Материал: Управление учебным роботом (90
Таблица 2 – Технические характеристики робота
Наименование |
Значение |
|
|
1 |
2 |
|
|
Количество степеней свободы |
3 + схват |
|
|
Максимальный вылет кисти, мм |
400 |
|
|
Углы поворота звеньев, град: |
|
- основание |
±170 |
- плечо |
от 0 до 95 |
- предплечье |
от 0 до 95 |
|
|
Грузоподъемность при максимальном вылете, г |
2000 |
|
|
Величина раскрытия схвата, мм |
0 ÷ 90 |
|
|
Максимальное усилие сжатия схвата, Н |
30 |
|
|
Минимальный шаг поворота по осям, град: |
|
- основание |
0,005 |
- плечо |
0,005 |
- предплечье |
0,005 |
|
|
Скорости разворота в степенях подвижности, град/с |
15 |
|
|
Погрешность повторяемости позиционирования, не более, мм |
1 |
|
|
Тип интерфейса |
RS232/USB |
|
|
Питание: |
сеть |
напряжение питания, В |
220 |
частота тока, Гц |
50 |
|
|
Максимальная мощность потребления, Вт |
70 |
|
|
Время непрерывной работы, ч |
не более 8 |
|
|
Диапазон рабочих температур, °С |
от 15 до минус 35 |
|
|
В манипуляторе используются четыре шаговых двигателя (ШД) для перемещения во всех осях.
Система управления выполнена на одной печатной плате. Функциональная схема платы управления приведена на рисунке 6.
16
Центральным звеном системы управления манипулятора является микроконтроллер AT90S2313 фирмы «ATMEL», выполняющий следующие функции:
-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.
|
|
Микроконтроллер |
К ШД основания |
|
К ПЭВМ |
Блок |
К ШД плеча |
||
связи |
||||
|
|
|
||
От щелевых оптронов |
К ШД предплечья |
|||
|
||||
|
|
5 В |
К Д схвата |
|
|
|
|
||
12 В |
Стабилизатор |
|
||
Рисунок 6 – Функциональная схема платы управления
В качестве усилителей для управления двигателями использованы полевые транзисторы IRFZ44N, в качестве блока связи, формирующего требуемые уровни напряжений для работы интерфейса RS232, использована микросхема МАХ232.
Для работы логических микросхем входное напряжение 12 В от блока питания стабилизируется линейным стабилизатором КР142ЕН5. Протокол обмена информацией между управляющей ПЭВМ и манипулятором. Обмен информацией осуществляется через интерфейс RS232.
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 очеред-
17
ной команды на ПЭВМ передаются углы, соответствующие действительному положению звеньев.
Каждое перемещение осей задается в градусах, относительно нулевого положения оси (0°), перемещение координаты осуществляется в положительную сторону. Задавать значения перемещения можно с точностью до 0,1°.
Так как робот не имеет обратной связи, то при встрече сопротивления одной из осей координат робота, происходит потеря положения по всем координатам. Дальнейшая работа робота не даст желаемого результата, необходимо вывести в ноль все оси робота и разжать схват, если он находится в положении сжатия.
4 Система команд робота
Текст управляющей программы для робота кодируется специальным набором команд, расшифровка команд приведена в таблице 3 [2].
Таблица 3 – Система команд робота
Команда |
Назначение |
|
2 |
1 |
|
|
Первая строка файла программы |
START |
|
|
Последняя строка файла программы |
END |
|
|
Вращение зажима |
GotoX m* |
|
|
Наклон «кисти» |
GotoY m* |
|
|
Наклон «локтя» |
GotoZ m* |
|
|
Наклон «плеча» |
GotoF m* |
|
|
Поворот основания |
GotoW m* |
|
|
Зажим схвата |
LockerON |
|
|
Разжим схвата |
LockerOFF |
|
|
Включение зажима детали на фрезерном станке (время зажима бе- |
SFLockerON |
|
|
рется из диалога «Настройки оборудования» фрезерного станка) |
|
Включение разжима детали на фрезерном станке (время разжима |
SFLockerOFF |
|
|
берется из диалога «Настройки оборудования» фрезерного станка |
|
|
18
Продолжение таблицы 3
1 |
2 |
|
Включение зажима детали на фрезерном станке на n-секунд |
SFLON n |
|
|
Включение разжима детали на фрезерном станке на n-секунд |
SFLOFF n |
|
|
Запуск загруженной УП фрезерного станка |
SFAuto |
|
|
Включение зажима детали на токарном станке (время разжима бе- |
STLockerON |
|
|
рется из диалога «Настройки оборудования» токарного станка |
|
Включение разжима детали на токарном станке (время разжима |
STLockerOFF |
|
|
берется из диалога «Настройки оборудования» токарного станка) |
|
Включение зажима детали на токарном станке на n-секунд |
STLON n |
|
|
Включение разжима детали на токарном станке на n-секунд |
STLOFF n |
|
|
Запуск загруженной УП токарного станка |
STAuto |
|
|
|
* Абсолютное значение угла в градусах от нулевого положения
Любая программа для кодирования перемещений робота должна начинаться командой «START», а заканчиваться – «END». В управляющую программу робота включаются команды для управления токарным и фрезерным станками. Вся управляющая программа отрабатывается роботом построчно, в одной строке УП должна быть записана только одна команда. Команды могут быть записаны как строчными, так и прописными буквами латинского алфавита. Комментарии и сокращения в тексте УП не допускаются. Для написания текста УП используется стандартный текстовый редактор «Блокнот». Полученному файлу необходимо сменить расширение на
«*.prg».
Пример текста управляющей программы. START
GOTOW 109
GOTOF 90
GOTOZ 18
LOCKERON
19
GOTOZ 7 GOTOW 178 STLON 15 STLON 5 LOCKEROFF GOTONULL STAUTO 1 GOTOF 72 GOTOW 176 LOCKERON LOCKERON LOCKERON STLOFF 15 GOTOW 177 GOTOZ 0 GOTOF 0 GOTOW 0 GOTOZ 30.5 GOTOF 75 GOTOW 8 GOTOF 77 SFLOFF 11
SFLOFF 11 LOCKEROFF GOTOF 68 GOTOW 0 GOTONULL SFAUTO GOTOF 77 GOTOZ 30 GOTOW 8 LOCKERON LOCKERON SFLON 10 GOTOW 0 GOTONULL GOTOW 109 GOTOZ 60 GOTOF 75 LOCKEROFF GOTOF 0 GOTONULL END
5 Отработка управляющих программ
Управляющая программа робота может быть отработана в двух режимах:
-«ИМИТАТОР» (все перемещения видны на 3D модели участка на экране компьютера);
-«СТАНОК» (все перемещения непосредственно выполняет робот), для этого режима необходимо включить блоки управления.
20