Основные технические характеристики мини-робота

• количество степеней свободы 5 + схват

• максимальный вылет кисти, мм 420

• углы поворота звеньев, град:

- основание (координата W) ±150

- плечо (координата F) минус 5-130

- локоть (координата Z) минус 30 -130

- наклон кисти (координата Y) минус 130-50

- поворот кисти (координата X) ±95

• грузоподъемность при максимальном вылете, г 1000

• величина раскрытия схвата, мм 0-70

• максимальное усилие сжатия схвата, Н 30

• минимальный шаг поворота по осям, град:

- основание 0, 06

- плечо 0, 06

- предплечье 0, 06

- наклон кисти 0, 3

- вращение кисти 0, 01

• скорости разворота в степенях подвижности, град/с 15

• погрешность повторяемости позиционирования, не более, мм 1

• тип интерфейса RS232

• питание сеть 220В, 50Гц

• максимальная мощность потребления, Вт 70

• время непрерывной работы, ч не более 8

• диапазон рабочих температур, °С +15-35

 

Однако при таком принципе управления необходимо в начальный момент времени (включение питания) каким-то образом задавать начальное положение осей, относительно которого далее происходит подсчет шагов каждого шагового двигателя. Для этого, в каждой оси манипулятора установлены потенциометрические датчики угла типа СП5-2-1 (рис. ) установленные на осях звеньев манипулятора и обеспечивающие грубое приведение осей манипулятора в начальное положение. Для точного приведения осей (с точностью до одного шага двигателя) используются щелевые оптроны (рис ) установленные непосредственно на осях приводных шаговых двигателей, за исключение оси поворота кисти.

Рис. Потенциометрический датчик угла типа СП5-2-1

Рис. Щелевой оптрон

 

Процесс приведения в исходное состояние по каждой оси состоит из следующих этапов:

· - определение направления движения по потенциометрическому датчику;

· - приведение «грубо» по потенциометрическому датчику угла в требуемую зону с погрешностью до одного оборота шагового двигателя;

· - продолжение движения в заданном направлении до появления сигнала с выхода щелевого оптрона.

В манипуляторе используются пять шаговых двигателе (ШД) - во всех осях, кроме схвата, а в приводе схвата установлен коллекторный двигатель постоянного тока (Д).

Передача движения от шаговых двигателей плечу и локтю осуществляется через зубчатую пару и троса (рис. ).

Рис. Механизмы передачи движения манипулятора

На оси «вращение схвата» установлен только потенциометрический датчик угла. Система управления выполнена на одной печатной плате. Блок-схема платы управления приведена на рис

Рис. Блок схема управления манипулятором

Центральным звеном системы управления манипулятора является микроконтроллер 16F877 фирмы «Microchip», выполняющий:

· - приведение звеньев манипулятора в исходное положение после

· включения манипулятора;

· - прием команд от управляющей ПЭВМ через интерфейс RS232;

· - формирование ответного пакета информации о действительном положении осей манипулятора;

· - управление всеми двигателями манипулятора.

В качестве усилителей для управления двигателями использованы микросхемы КТ1128КН4, в качестве блока связи, формирующего требуемые уровни напряжений для работы интерфейса RS232, использована микросхема ADM232.

Для работы логических микросхем входное напряжение 12 В от блока питания стабилизируется линейным стабилизатором КР142ЕН5. Протокол обмена информацией между управляющей ПЭВМ и манипулятором

осуществляется через интерфейс RS232.

Параметры обмена:

- длина слова - 9 бит (8 бит информации + 1 бит признака первого слова);

- скорость обмена - 19200 Бод;

Инициатором обмена является управляющая ПЭВМ. Передача от ПЭВМ к контроллеру осуществляется пакетами по 11 байт. Каждые два байта пакета несут информацию для соответствующего ему шагового двигателя (16-ти разрядное знаковое целое число шагов, первый байт - младшая часть):

—1 и 2 байты - уставка для ШД основания;

—3 и 4 байты - уставка для ШД плеча;

—5 и 6 байты - уставка для ШД локтя;

—7 и 8 байты - уставка для ШД наклона кисти;

—9 и 10 байты - уставка-для ШД вращения кисти;

—11 байт - уставка для величины силы сжатия схвата (-128 - +127).

В каждом новом пакете 9-й бит первого байта установлен в единицу. Это гарантия того, что именно этот байт первый, то есть начало пакета. Во всех остальных байтах пакета 9-й бит установлен в ноль. Если приемник обнаружил единицу в 9-м бите, то начинается запись пакета контроллером манипулятора, иначе, информация (передаваемые данные) будет игнорироваться. Каждый байт пакета начинается старт-битом и заканчивается стоп-битом.

На каждый принятый пакет от ПЭВМ контроллер манипулятора передает ответный пакет из 10-ти байт - по два байта на звено. Информация о состоянии схвата не передается.

Некоторые дополнительные данные:

1. для двигателей основания, плеча, локтя - 16, 6 шагов/градус

2. для двигателей кисти: наклон - 300 шагов/90 градусов, вращение - 750 шагов/90 градусов.

После включения питания и установки звеньев манипулятора в исходное положение контроллер манипулятора посылает донесение в ПЭВМ со всеми нулями. После получения первоначального донесения с манипулятора (все нули) оператор может посылать команды. В процессе выполнения манипулятором очередной команды на ПЭВМ передаются углы, соответствующие действительному положению звеньев. Кинематическая схема манипулятора приведена на рис. 4

Рис. 4. Кинематическая схема манипулятора робота:

1, 3, 5, 11, 15 - потенциометры СП5-21;

2, 4, 6, 10, 16 - шаговые двигатели 13, 14 - тросовая передача 17 - мотор-редуктор; 7, 8, 9, 12 - нуль-контакт (щелевой оптрон) U1=U2=U3=U4=30 U5=l

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: