Разработка транспортного робота в составе робототехнического комплеса по производству комбинированных фильтропалочек slim-120mm

   Далее на электродвигатель №2  подаётся напряжение +12 В и ТР начинает движение пока не поступит сигнал из БИ о срабатывании Ф1, питание двигателя отключается. На ЭВМ поступает сигнал о готовности ТР. После чего запускается алгоритм робота установщика.

      Когда последняя каретка будет возвращена на своё место БУ отправит сигнал и на Д 2 начнет поступать напряжение – 12В, ТР начнёт движение назад до срабатывания датчика Ф2. Затем ПЦ 2 закрывается, а шток ПЦ 1 выдвигается,  на двигатель Д1 подаётся напряжение -12В и ТР начинает поперечное движение до момента срабатывания датчика Ф5. затем ПЦ 1 закрывается, ПЦ 2 выдвигает шток и ТР двигается на исходное место, после чего подаётся сигнал на ЭВМ о готовности ТР к загрузке и приходит в действие робот укладчик. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3 Выбор электродвигателя для ТР

2.3.1 Краткий  обзор электродвигателей

   В зависимости от рода тока электроустановки, в которой должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного и переменного тока.

     Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и много фазными. Наиболее широкое применение нашли трехфазные синхронные и асинхронные машины, а также калекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование частоты вращения в широких пределах

     В настоящее время асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими машинами. Они потребляют около 50% электроэнергии, вырабатываемой электростанциями страны. Такое широкое распространение асинхронные  электродвигатели получили из-за своей конструктивной простоты, низкой стоимости, высокой эксплуатационной надежности. Они имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт кпд=0,7:0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65.

     Наряду с большими достоинствами асинхронные двигатели имеют и некоторые недостатки: потребление из сети реактивного тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные двигатели работают с соs =1. Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока.

    Коллекторные двигатели постоянного тока широко используются в системах автоматического управления, регулирования и контроля, поскольку обладают и рядом положительных качеств, в частности плавным, широким и экономичным регулированием частоты вращения, практическим отсутствием ограничений на минимальную частоту вращения, большими пусковыми моментами и хорошей линейностью. 
 

  Мотор-редуктор постоянного тока  
   Мотор-редуктор - это агрегат, состоящий из коллекторного электродвигателя постоянного тока и редуктора, который может быть планетарным, цилиндрическим или червячным. 
   Скорость вращения ротора мотор-редуктора постоянного тока регулируется величиной приложенного напряжения питания, а направление вращения - полярностью.

   Мотор-редукторы постоянного тока, как и асинхронные, используются в устройствах, не требующих точности, но предъявляющих требования к цене. Мотор-редукторы постоянного тока чрезвычайно просты в применении и не требуют специальных устройств управления. Эти двигатели подключаются к источнику питания 3В, 12В или 24В. Можно использовать и меньшее напряжение питания.

    Управление коллекторным мотор-редуктором. Вращение двигателя начинается сразу при подаче питания. Максимальная скорость определяется скоростью самого электромотора и редуктора. "Подгонка" скорости осуществляется изменением напряжения питания (в меньшую сторону). Изменение направления вращения обеспечивается сменой полярности питания.

    Примеры применения коллекторных двигателей с редуктором - вращение демонстрационных витрин, привод шпинделя в станках, перемешивающие устройства, если удобно использовать питание 12В или 24В (иногда 3В).

Основное достоинтсво коллекторного двигателя с редуктором - его простота и низкая стоимость. Недостаток - меньший срок службы: трущиеся и контактирующие детали коллектора (щетки) двигателя довольно быстро выходят из строя. 
 
 
 

2.3.2  Определение веса робота

. Определение предполагаемых параметров робота - его типа, компоновки, размера и веса.  

Сделаем прикидку веса робота:

• Каркас ТР - 50кг
• двигатели, 2 шт (фактический вес двух предварительно выбранных двигателей) - 5кг
• блок управления в сборе (предв. оценка) – 1 кг
• шасси в сборе (предв. оценка) -12кг
• Блок питания - 6кг
• Блок выбора передач - 5 кг
• Вес груза - 90 кг  
  Итого: ≈170кг

 
 

2.3.3Определение силы сопротивления движению.

Сила сопротивления (F) пропорциональна весу робота (P):  
  
F = K x P  
  
Коэффициент пропорциональности К - коэффициент сопротивления, - зависит от типа и компоновки робота, а также от типа поверхности, по которой он будет передвигаться. Можно ориентироваться на следующие значения коэффициента сопротивления:   
 

Поскольку транспортный робот должен передвигаться только по гладкому полу, принимаем коэффициент сопротивления равным 0,05.  
  
Соответственно, сила сопротивления будет равна:  
  
F = K x P = 0,05 x 170 = 8,5 кг

Выбор скорости движения робота.

Обычно скорость гусеничного робота принимается 0.5-1 своей длины в секунду, колесного - 1-2 длины. Принимаем скорость движения робота 30 см/сек.

2.3.4 Расчет мощности, необходимой для движения.

Мощность N(Вт) определяется по скорости движения V(см/сек) и силе сопротивления движению F(кг):  
  
N = (F x V)/10

Расчитываем мощность, требуемую для движения:  
  
N = (F x V)/10 = (8,5 х 30,0)/10 = 25, 5Вт 
 

2.3.5 Расчет мощности двигателя.

Часть мощности двигателя теряется в передаче, поэтому  чтобы определить требуемую мощность двигателя надо мощность, требуемую  для движения, разделить на к.п.д. передачи.  
  
Можно ориентироваться на следующие значения к.п.д. в зависимости от типа передачи:  
 

Выбираем одну пору шестерён и  КПД 0,75

Nдв=N / КПД= 25,5/0,75=34 Вт

2.3.6 Расчет скорости вращения ведущего колеса.

Производится  по формуле:  
  
nk = V/(3,14 x D),  
  
где V - скорость движения робота (см/сек), а D - диаметр ведущего колеса (см). Диаметр выбранных ведущих колес - 11см, соответственно, их скорость вращения составит  
  
nk = V/(3,14 x D) = 30,0/(3,14 x 11,0) = 1,5 об/сек 
 

По каталогу выбираем мотор-редуктор серии IG-62GM, он состоит из реверсивного коллекторного двигателя постоянного тока и планетарного редуктора. Мощность двигателя составляет 35 Вт , а при передаточном коэффициенте редуктора 19 скорость вращения составляет 1,5 об/сек.  

 

Мотор-редуктор IG-62GM. 
 
 
 
 
 
 

2.4 Выбор пневмоцилиндра для шасси транспортного робота.

2.4.1 Выбор  типоразмера пневмоцилиндра

Пневмопривод  должен обеспечивать требуемое усилие при заданной временной диаграмме. Исходя из этого разработка структуры  пневмопривода должна включать в  себя следующие этапы:

• выбор типоразмера пневмоцилиндра в зависимости от усилия;
• выбор управляющего распределителя и других элементов пневмопривода, обеспечивающих расход, необходимый для достижения временных характеристик работы пневмопривода.

Для выбора типоразмера  пневмоцилиндра используется следующая  таблица: 

2.4.2 Выбор типоразмера (Ду) пневмораспределителя.

      

Следует также  рассмотреть два предельных случая:

А) при малых  скоростях движения штока пневмоцилиндра возможен вариант понижения типоразмеров пневмораспределителя с целью уменьшения габаритов и экономических затрат потребителя;

Б) при высоких  скоростях движения шока пневмоцилиндра необходимо учесть, что величина расхода воздуха, проходящего через цилиндр, может значительно возрасти, а вследствие этого может понадобиться увеличение условного прохода распределителя, так как он уже не будет удовлетворять поставленным условиям работы.

2.4.3  Выбор пневмораспределителя.

   Количество подводов-отводов воздуха (за исключением каналов управления) определяет линейность распределителя.