CC BY
17
отработавшие свой срок принтеры, используя их блоки питания для подзаряда батареек и питания ноутбуков и сканеров.
Список использованной литературы:
1. Клименко, В. В. Введение в энергетику / В. В. Клименко, А. А. Макаров. - М.: Изд. дом МЭИ, 2019. - 408 с.
2. Мельников, А. А. Проблемы окружающей среды и стратегия её сохранения / А.А. Мельников. - М.: Гаудеамус, 2019. - 720 с.
3. Оценка экосистем на пороге тысячелетия // Экосистемы и благосостояние человека: опустынивание / Ин-т мировых ресурсов. - Вашингтон (округ Колумбия), 2015. - 36 с.
4. Тамбовцев К.А., Ишмуратова Н.М. Доступные электронные приспособления / Пчеловодство", №8, 2009. - С. 44-45.
© Гильманова И.Р., Тамбовцев К.А., 2022
УДК 621.865
Крапивин Д.М.
канд. техн. наук, доцент ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова
г. Новочеркасск, РФ Лукьянченко Е.А. студент 4 курса ЮРГПУ (НПИ) имени М.И. Платова
г. Новочеркасск, РФ
ПУСКОНАЛАДОЧНЫЕ РАБОТЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПЛК В ЦИКЛОВОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОМ
Аннотация
В статье приведены особенности модернизации системы управления, включающие автоматизацию решения обратной задачи кинематики (ОЗК) манипулятора робота ЦПР-1П с разработкой программного блока для определения координат упоров по результатам решения ОЗК. Указывается на необходимость решения задачи планирования траектории перемещений робота с пневмоприводом и цикловым управлением при пусконаладочных работах.
Ключевые слова
Цикловое управление, манипулятор промышленного робота, автоматизация процессов
планирования перемещений.
Krapivin D.M.
associate professor of SRSPU (NPI) named after M.I. Platov,
Novocherkassk, Russia Lukyanchenko E-А. 4th year student of SRSPU (NPI) named after M.I. Platov
Novocherkassk, Russia
COMMISSIONING WHEN USING PLC IN THE CYCLE ROBOT CONTROL SYSTEM
Annotation
The article presents the features of the modernization of the control system, including the automation of
solving the inverse kinematics problem (IKP) of the robot manipulator CPR-1P with the development of a software block for determining the coordinates of the stops based on the results of the solution of the IKP. The necessity of solving the problem of planning the trajectory of the movement of a robot with a pneumatic drive and cyclic control during commissioning is indicated.
Keywords
Cycle control, industrial robot manipulator, automation of motion planning processes.
Планирование траектории перемещений для цикловой системы управления, которое выполняется в процессе пусконаладочных работ, представляет отдельную задачу, характерную для пневматических приводов в манипуляционных роботах и отражает тенденции к ограничению функциональной избыточности. Как правило, для планирования траектории необходимо решить две подзадачи -определить координаты концевых упоров и установить последовательность выполнения отдельных движений в операционном цикле (рис.1).
Планирование траектории и программирование автоматического перемещения манипулятора в цикловой системе управления
Конфигурация манипуляционной системы, технологический план операционного цикла Последовательность перемещений по обобщенным координатам, построение циклограмм
Решение ОЗК по заданным значениям координат конечных точек циклового управления Ч W Разработка управляющей программы и сопряжение контроллера со средой программирования и с исполнительной системой привода
Ф Ф
Установка значений перемещения по результатам решения ОЗК Управление приводами
in
г4=Ч й=?рп
гЧ'рп ' .-"Фи ' гЧ^
Концевые упоры и датчики перемещения по обобщенным координатам
Рисунок 1 - Блок-схема пусконаладочных работ при цикловом управлении
робота с пневмоприводом
Источник: разработано автором
При этом большинство известных моделей имеют две-три точки остановок при движении по каждой координате, что является недостаточным, так как резко ограничивает область применения таких роботов. Очевидно, что основной способ расширения их возможностей, - это введение дополнительных точек остановки. Для реализации этого способа разработчики шли разными путями: применением метода торможения противодавлением, введением дополнительных управляемых упоров; усовершенствованием системы управления с использованием ПЛК и адаптивных электропневматических модулей [1, с.15-20] или алгоритмов нечеткой логики. [2, с 74-78].
На рисунке 2 представлена кинематическая схема манипулятора ЦПР-1П с пневматическим приводом. Если операционный цикл такого робота-манипулятора задан начальными и конечными координатами центра схвата (точка Е), то его реализация может быть выполнена цикловой системой управления. Результирующее перемещение будет составлено из движений по обобщенным координатам, каждое из которых выполняется пневматическим приводом в пределах позиций его концевых упоров для вращательного или поступательного движения.
Решение обратной задачи кинематики (ОЗК) весьма трудоемкий процесс, который предполагает определение координат упоров по перемещениям степеней подвижности. Этот процесс выполняется во время пусконаладочных работ каждый раз при изменении координат начальной или конечной точек на плане траектории. Весьма актуально снижение трудоемкости пусконаладочных работ за счет автоматизации решения ОЗК средствами языка программирования Pascal ABC. Программа будет находить положение концевых упоров робота-манипулятора на основании начальных и конечных координат центра схвата (точка Е).
С каждым звеном свяжем правую систему координат: x0y0z0 - неподвижная; x2y2z2, x3y3z3, x4y4z4
- подвижные. Обобщенные координаты: qi - угол поворота звена 1 относительно звена 0 вокруг оси Zo; q2
- линейное перемещение звена 2 относительно звена 1 вдоль оси Zi; qs - линейное перемещение звена 3 относительно звена 2 вдоль оси Х3; q4 - угол поворота звена 4 относительно звена 3 вокруг оси уз. Положительный отсчет углов - против часовой стрелки, если смотреть с конца соответствующей оси.
zo Zl Z2
Хо
Рисунок 2 - Кинематическая схема 4-х степенного робота-манипулятора ЦПР-1П Источник: разработано автором
Для решения ОЗК воспользуемся результатами кинематического анализа [3, с.358-361] данного механизма и запишем матрицу, позволяющую определить искомые координаты центра схвата:
М _
Гг(0)1 лЕ
уР =
Н
(q3 + l4cosq4)cosq1 (q3 + l4cosq4)sinq1 q2 + l2- l4sinq4
E
Из-за особенностей конструкции робота-манипулятора регулировка величины обобщенных координат происходит перед началом работы вручную путем перемещения концевых упоров. Воспользуемся приведенным выше выражением для определения обобщенных координат ql-q4, полагая, что угол q4 может принимать лишь два значения либо 0, либо 90 градусов когда схват может быть либо опущен либо поднят.
При вычислении ql необходимо учитывать, в какой координатной четверти находится центр схвата. Пример программного блока для вычисления углов установки концевых упоров механизма поворота манипулятора представлен на рис.3.
Блоке q1 = arcsin ычисления Ц! ( У2 ^
V0?z + Ucosq4) j
Для определения угла установки упоров на поворот манипулятора анализ квадранта конечной точки
х>0; у>0 Pi
х<0; у>0 ISO -
х>0; у<0 180+ qi
х<0; у<0 360 - qt
Рисунок 3 - Программный блок вычисления концевых упоров по ql. Источник: разработано автором
Вычисление блоков 2 и 3 сводится к решению двух уравнений для начального и конечного положения центра схвата (рис.4).
^ Начало^ /Попове н,иеьсх вата/
I
Блок 1 Вычисление углов установки концевых упоров поворота манипулятора К <■ > I «nd (v > 0» then begin qi ISO / 3.14 • *ze*i&(*b«<y) / (qi ♦ 14 • со»(q4))и
If (« - i •net <V > 0) then
qi »- 18 ». 80 / J.14 ■ *rc*m<*Ьа (У) / <q» • 14 co*<q4)»).«
it (* - I begin qi i- li and <V < 0) then 3.14 • iioiniiti Iy> t <q3 * 14 co»<q4H>'
it (* > -i begin qi i- 14 •nd. ЛГУЛ <v < 0) then 3.14 * trc*lnl«t«[y> / (q) ♦ 14 со« <q4))) *
Блок 2
Вычисление обобщенных координат для установки концевых упоров по перемещению эвена 2
42 :» I - 12 ♦ М • <1п<ч4); 42 := II - 12 ♦ 14 • «1п<ч4>;
Блок 3
Вычисление обобщенных координат для установки концевых упоров по перемещению эвена 3
43 («яг <х) ♦ 5аг(у)) - 14 • со«(я4));
ЯЗ := (8чг4«чг(х1) ♦ «<)г(у1Н - 14 • С05(ч4>);
q , Ч; 4i
^ Конец ^
Рисунок 4 - Программный блок для определения координат упоров по решению ОЗК Источник: разработано автором
Рассмотрим пример работы программы, в котором перед вводом параметров в программу следует определить координатную четверть работы робота-манипулятора. Допустим, что нам требуется переместить центр схвата из точки с координатами (0.3,0.35,0.3) в точку с координатами (-0.1,0.3,0.06) при этом в начальных координатах схват опущен, а в конечных поднят.
Зададим параметры работы робота-манипулятора в программу для получения положения
концевых упоров. Результат программы можно увидеть на представленном ниже тексте и поясняющих рисунках.
Звегите начальное поломнхе середины схвата »баяипуллтора (х,у,г|
Установит« первый упор ограничивала^ поворот манипулятора на угол равный <9.4237610555735 градусов
Установите упор ограничивали* линейное пережзение звена 3 манипулятора на расстрояние равное 0.310977222864644 к
Установите упор огранзгшапкй линейное лережзение ввена 2 манипулятора на расстрояние равное 0.2 *
Введите конечное пояснение середины схвата манипулятора (х1,у1,:1)
Установите второй упор огра.чичивагокй поворот манипулятора на угол равный 108.358645589909 градусов
Установите упор ограничивающей линейное перемеаение звена 3 манипулятора на расстрояние равное 0.383433808436213 и
Установите упор ограничивало^ линейное перемеаение звена 2 манипулятора на расстрояние равное 0.0540994555400837 м
Рисунок 5 - Проекция координат точки центра схвата на оси ХУ и XI (а, б - начальное положение; в, г - конечное положение) Источник: разработано автором
Из рисунка 5 можно увидеть, что программа корректно рассчитывает положения концевых упоров для получения требуемых координат центра схвата.
Список использованной литературы:
1. Н.А. Глебов, В.Е. Аль Гбури. Адаптивный электропневматический модуль систем управления технологическим оборудованием и роботами и пневмоприводом // Известия ВУЗов, Северо-кавказский регион. Технические науки. - 2016 - №2.
2. Хазиев Э.Л., Хазиев М.Л. Система управления пневматическим роботом на основе нечеткой логики // Современные наукоемкие технологии. - 2016. - № 3-1.
3. Анципорович, П. П. Кинематический анализ манипулятора с 4 степенями свободы / П. П. Анципорович, В. К. Акулич, Е. М. Дубовская // Теоретическая и прикладная механика. Выпуск 27: международный научно-технический сборник / под ред. А. В. Чигарева; БНТУ. - Минск, 2012.
© Крапивин Д.М., Лукьянченко Е.А., 2022
