Разработка способа и средства стабилизации движения детали относительно поисковой траектории при автоматизированной сборке

• Автор: Кузнецова, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ковров
• Количество страниц: 219 с. : ил.

Введение
ГЛАВА 1. Анализ существующих средств адаптации соединяемых деталей для автоматизированной сборки.

1.1. Основные этапы выполнения автоматизированной сборочной операции

1.2. Конструктивные варианты средств адаптации соединяемых деталей

1.3. Средства коррекции погрешностей взаимного расположения деталей при роботизированной сборке
1.4. Разработка обобщенной модели функционирования автоматизированной сборочной системы

1.4.1. Анализ функциональных элементов автоматизированной сборочной системы

1.4.2. Анализ функциональных связей автоматизированной сборочной системы

1.4.3. Функциональные преобразования, соответствующие этапам выполнения сборочной операции

1.4.4. Анализ обобщенных взаимосвязей методов автоматизированной сборки.

1.4.5. Последовательные и параллельные этапы сборочной операции

Выводы к главе 1.
1.6. Цель и задачи диссертационной работы
ГЛАВА 2. Обоснование выбора устройства перемещения соединяемой детали по программной траектории совмещения
2.1. Кинематический анализ манипулятора с замкнутой кинематической цепью
2.2. Определение законов управления движением рабочего органа манипулятора с замкнутой кинематической цепью
2.3. Анализ рабочего пространства манипулятора с замкнутой
кинематической цепью.
2.4. Анализ возможностей воспроизведения позиционных и поисковых траекторий совмещения соединяемых деталей рабочим органом робота с замкнутой кинематической цепью.
2.5. Анализ погрешностей манипулятора с замкнутой кинематической цепью
2.5.1. Точность позиционирования, определяемая погрешностями
отработки угловых перемещений приводами кинематических цепей манипулятора.
2.5.2. Точность позиционирования, определяемая погрешностями
изготовления звеньев манипулятора
Выводы к главе 2.
ГЛАВА 3. Математическое моделирование робота с тремя параллельными кинематическими цепями
3.1. Математическая модель робота с тремя параллельными кинематическими цепями
3.1.1. Разработка функциональной схемы робота с тремя параллельными кинематическими цепями
3.1.2. Математическая модель управляющего устройства.
3.1.3. Математическая модель приводов кинематических цепей.
3.1.3.1. Разработка структурной схемы математической модели привода одного канала.
3.1.3.2. Энергетический расчет привода одной кинематической цепи
3.1.4. Математическая модель манипулятора
3.1.5. Параметры математической модели робота с тремя параллельными кинематическими цепями
3.2. Машинная модель робота с тремя параллельными кинематическими цепями
3.3. Результаты математического моделирования процесса отработки программной траектории роботом с тремя параллельными кинематическими
Выводы к главе
ГЛАВА 4. Разработка алгоритмов управления приводами кинематических цепей манипулятора.
4.1. Анализ объекта управления
4.2. Исследование алгоритмов управления скоростью привода манипулятора.
4.2.1. Алгоритм оптимального управления скоростью двигателя
4.2.2. Этап разгона двигателя и движения с постоянной скоростью
4.2.3. Выбор оптимального способа торможения двигателя.
4.2.4. Расчет оптимального времени переключения сигнала управления при торможении двигателя способом противовключения
4.3. Разработка алгоритмов управления процессом отработки перемещений приводами кинематических цепей манипулятора.
4.3.1. Алгоритм управления по отклонению регулируемой величины
4.3.2. Алгоритм управления, реализующий ПИДзакон
4.3.3. Алгоритм управления, реализующий ПИДзакон и компенсацию возмущений
4.3.4. Адаптивная самоорганизующаяся система
4.3.5.Алгоритм управления, реализующий нечеткий регулятор.
Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. Обоснование способа автоматизированной сборки и
устройства для его реализации
5.1. Способ сборки цилиндрических деталей с зазором и устройство для его осуществления
5.1.1. Анализ возможных путей разработки средств автоматизации сборочных операций, и обоснование выбора базового элемента устройства с параллельной кинематикой
5.1.2. Разработка способа сборки цилиндрических деталей с зазором и устройства для его осуществления
5.2. Разработка устройства захвата детали.
5.2.1. Выбор конструкции устройства захвата детали.
5.2.2. Анализ зоны распределения погрешностей относительной ориентации детали в устройстве захвата
5.2.2.1. Устройство захвата деталей стержневого типа
5.2.2.2. Устройство захвата деталей призматического типа
5.3. Обоснование процесса адаптации детали в захватном устройстве призматического типа
5.3.1. Уравнения движения осесимметричных деталей при контакте с перемещающими элементами устройства захвата.
5.3.2. Анализ геометрических связей, возникающих в процессе ориентирования соединяемой детали захватным устройством.
5.3.3. Разработка математической модели процесса ориентирования соединяемой детали захватным устройством
5.3.4. Математическое моделирование процесса адаптации соединяемой детали захватным устройством
5.4. Разработка алгоритма управления поиском детали на сборочной позиции.
5.5. Методика проектирования сборочного устройства
5.6. Экспериментальные исследования этапа адаптации.
5.6.1. Определение функциональных взаимосвязей между характеристиками процесса адаптации и различными факторами
5.6.2. Определение вероятности выполнения этапа адаптации за заданное время.
5.7. Фазовые траектории относительного и углового совмещения деталей при
автоматизированной сборке.
Выводы к главе
Заключение
Библиография


Первый способ основывается на применении обратной связи по координатам совмещения собираемых деталей, в большинстве случаев представляющей собой позиционный привод. Обратная связь может быть выполнена на базе фотоэлектрических, пневматических, индуктивных, акустических датчиков, систем технического зрения и т. Способ силового управления основывается на одном из принципов либо определяются величины смещений, вызванных силовым взаимодействием контактируемых деталей, либо измеряются усилия, возникающие при контакте. Примером реализации способа силового управления, осуществляющего измерение величины перемещений, является устройство на базе индуктивных датчиков приложение А, рис. А . Под действием сил реакций, возникающих при контакте соединяемых деталей, происходит угловое смещение захватного устройства. Сигналы индуктивных датчиков о величине и направлении смещения поступают в систему управления приводами исполнительного органа робота. Данный способ коррекции можно реализовать также на базе пневматических или емкостных датчиков. Определение усилий в соединении вставляемый объект захватное устройство кисть. Чувствительные элементы искусственная кожа, тактильные датчики и т. ПР. Данный способ применяют достаточно редко, поскольку весьма сложно определять усилия, возникающие между соединяемыми деталями по результатам измерений усилий в соединении объект захватное устройство. Связь между двумя этими величинами зависит от конструкции захватного устройства, формы удерживаемой детали и т. Определения сил и моментов сопротивления с помощью приводов манипулятора. В данном способе используют соотношение между определяемыми величинами, пропорциональными силам и моментам в приводах, и некоторыми их рабочими характеристиками ток в якоре электродвигателя постоянного тока, разность давлений в камерах гидроцилиндра и т. Определение усилий в соединении кисть манипулятор запястье. Данное решение нашло наибольшее распространение. Чувствительные датчики размещают на элементах, соединяющих захватное устройство со звеньями манипулятора. Способ активной коррекции наиболее универсален, однако требует оснащения сборочного оборудования широким набором средств адаптации. Средства активной коррекции обеспечивают совмещение цилиндрических и конических соединений пониженной и нормальной точности с ограничениями по форме и размерам деталей 1ТТ, АТАТ, резьбовых цилиндрических соединений среднего и грубого классов точности, профильных соединений при ограничении массогабаритных параметров. Недостаточная чувствительность датчиков и наличие зазора в кинематических парах являются главными причинами неопределенностей, ограничивающих точность ориентации детали по угловым и линейным координатам. Недостатком систем активной коррекции является невысокое быстродействие, обусловленное длительностью процесса обработки информации при реализации алгоритма принятия решений. Реализация данного метода требует значительных затрат материальных и машинных ресурсов. Результаты сравнительного анализа основных характеристик средств пассивной и активной коррекции приведены в таблице 1. Таблица 1. Пассивная коррекция Активная коррекция
1 Задача, решаемая устройством Преобразование сборочного усилия в моменты реактивных сил, вызывающих вращение детали Преобразование управляющих воздействий, зависящих от параметров рассогласования, в поисковое движение соединяемой детали. Варианты реализации 1. Устройство с удаленным центром податливости 2. Устройство с пассивной корректировкой положения 1. Позиционное управление движением детали 2. Силовое управление движением детали. Применение 1. Цилиндрические и конические соединения пониженной и нормальной точности с ограничениями по форме и размерам деталей 1ТТ, АТ АТ 2. Плоские уплотнения. Цилиндрические и конические соединения пониженной и нормальной точности с ограничениями по форме и размерам деталей 1ТТ, АТАТ 2. Резьбовые цилиндрические соединения среднего и грубого классов точности 3. Профильные соединения при ограничении массогабаритных параметров.