Téma č. 5 POHONOVÉ SYSTÉMY ROBOTOV
Úloha 5.1
Úloha 5.2
Vysvetliť základné požiadavky kladené na pohony robotov (plynulý rozbeh a brzdenie, vysoká presnosť polohovania, dostatočná polohová tuhosť, minimálna hmotnosť, minimálne rozmery, vhodné priestorové usporiadanie).
Vymenovať požiadavky na motory ktoré sa používajú v pohonoch.
Úloha 5.3
Opísať pneumatický pohon, konštrukcia, výhody a nevýhody.
Opísať hydraulický pohon, konštrukcia, výhody a nedostatky.
Opísať elektrický pohon, konštrukcia, výhody a nedostatky.
Úloha 5.1
Vysvetliť úlohu pohonu.
Úlohou pohonu robota je uviesť jeho rameno predpísaným spôsobom do určeného pohybového stavu tak, aby pracovný mechanizmus (efektor) realizoval požadovanú manipulačnú alebo technologickú operáciu s predpísanou presnosťou.
Rozdeliť motory používané v priemyselných robotoch.
hydraulické→ hydraulické priamočiare hydromotory, rotačné hydromotory, kývne hydromorory
pneumatické → piestnicové valce, bezpiestnicove valce, kývne valce
elektrické→ DC/ AC motory, krokové motory, direct drive -dd, lineárne motory
hydraulické | pneumatické | elektrické |
Na obr. je zobrazené základne rozdelenie motorov používaných v pohonoch priemyselných robotov (PR).
Úloha 5.2
Vysvetliť základné požiadavky kladené na pohony robotov (plynulý rozbeh a brzdenie, vysoká presnosť polohovania, dostatočná polohová tuhosť, minimálna hmotnosť, minimálne rozmery, vhodné priestorové usporiadanie).
1. Plynulý rozbeh a brzdenie. Bezrázový chod je potrebný z niekoľkých dôvodov. Prvým je bezpečnosť držania prenášaného objektu.
2. Vysoká presnosť polohovania Rozlišujú sa dva základné princípy ovládania pohonu v súvislosti s riadením pohybu. Riadenie pohybu v smere jednotlivých osí - otvorený systém a riadenie pohybu so spätnou väzbou - uzavretý systém (poloha koncového člena je riadená spätnou väzbou).
3. Dostatočná polohová tuhosť
Od pohonu pohybovej jednotky, ktorá je v kľude, sa požaduje udržanie dosiahnutej polohy i napriek pôsobeniu vonkajších síl (do určitej úrovne). Polohovou tuhosťou sa potom rozumie schopnosť pohonu udržať dosiahnutú polohu. Tá sa zaručuje v rámci konštrukcie väzby medzi výstupom motora a výstupom pohybovej jednotky.
4. Minimálna hmotnosť
Hmotnosť pohonu ovplyvňuje celkovú hmotnosť pohybovej jednotky, hlavné u sériových koncepcií kinematických štruktúr. Požiadavka minimálnej hmotnosti pohonu pomáha dosiahnuť minimálne zotrvačne sily pohybujúcich sa častí konštrukcie s ohľadom na dynamiku a energetickú náročnosť.
5. Minimálne rozmery
Minimálne rozmery súvisia nielen s minimálnou hmotnosťou, ale aj s vytvorením predpokladov pre dosiahnutie čo najlepších manipulačných vlastností.
6. Vhodné priestorové usporiadanie
Vhodné priestorové usporiadanie pohonu ovplyvňuje celkové usporiadanie konštrukcie robota a manipulátora. Podieľa sa na pracovných možnostiach celej konštrukcie v prostredí s rôznymi prekážkami a podobne.
Vymenovať požiadavky na motory ktoré sa používajú v pohonoch.
Od motorov používaných v pohonoch robotov sa vyžaduje aj ďalšie požiadavky:
vysoký výkon na jednotku hmotnosti, dobré regulačné vlastnosti,
vysoká účinnosť, tichý chod, rovnomerný chod aj pri malých rýchlostiach,
vysoká životnosť, minimálny vplyv na životné prostredie,
trvalý výkon motora, prípadne výkonová preťažiteľnosť,
rozsah a presnosť regulácie polohy, rýchlosti, momentu,
istenie zariadenia, ochrana a bezpečnosť obsluhy,
údržba, prevádzková spoľahlivosť, životnosť a diagnostika,
Úloha 5.3
Opísať pneumatický pohon, konštrukcia, výhody a nevýhody.
Používajú sa pre jednoduché manipulačné zariadenia, vykonávajúce jednoduché opakujúce sa pohyby, napr. pri presúvaní predmetov.
Pre pneumatické pohony možno uviesť nasledujúce výhody:
sú lacné,
jednoducho riaditeľné,
spoľahlivé, možno ich použiť v nebezpečnom prostredí,
neznečisťujú prostredie,
nepotrebujú odvádzanie média,
umožňujú vykonávať rýchle pohyby,
umožňujú realizovať veľké zdvihy,
majú „mäkké charakteristiky“.
Základné nedostatky sú:
menší výstupný výkon,
zložitejšie dosiahnutie želanej rýchlosti v dôsledku stlačiteľnosti média,
zložitejšie dosiahnutie želanej presnosti polohovania,
potreba čistenia vzduchu,
potreba mazania.
Opísať hydraulický pohon, konštrukcia, výhody a nedostatky.
Používajú sa pre roboty pracujúce s extrémne veľkou záťažou (nosnosťou) alebo pri pracovných činnostiach v nebezpečnom prostredí, kde hrozí výbuch.
Hydraulické pohony priemyselných robotov obsahujú:
stabilizovaný zdroj tlakovej kvapaliny,
systém servoventilov na zabezpečenie programovej polohy pracovných orgánov robota,
hydraulické motory,
tlakový rozvod.
Výhody hydraulických pohonov sú:
nízka hmotnosť na jednotku výkonu,
vysoká dynamika,
dobré regulačné vlastnosti (plynulý chod, plné zaťaženie aj pri ω=0),
možnosť realizácie priamočiarych pohybov.
Nevýhody hydraulických pohonov sú:
zmena vlastností motora so zmenou teploty a dobou prevádzky,
vysoké požiadavky na vlastnosti pracovného média,
možné znečisťovanie prostredia,
hluk agregátu,
pomerne zložité dosiahnutie vysokých rýchlostí.
Opísať elektrický pohon, konštrukcia, výhody a nedostatky.
Postupným rozšírením jednosmerných a v poslednej dobe aj striedavých motorov v kombinácii s harmonickými a cykloidnými prevodovkami sa dostal elektrický pohon na popredné miesto v konštrukcií robotov. Používajú sa servopohony, ktoré sa vyznačujú veľkým regulačným rozsahom rýchlosti a v spojení s riadenými systémami aj veľkou presnosťou nastavenia polohy v uzatvorenej slučke.
Výhody:
priame pripojenie rotora na rameno robota znamená, že pohon nemá žiadne vôle alebo hysteréziu,
nedochádza k opotrebeniu, nižšie servisné náklady,
plynulý pohyb, vysoká účinnosť a nízka spotreba energie,
rýchla akcelerácia, rýchly čas odozvy,
kompatibilita z väčšinou servopohonov,
možne dovybaviť systémami spätnej väzby (inkrementálny snímač, absolútny snímač a pod.), podľa individuálnych požiadaviek.
Na obr. je zobrazená štruktúra pohonu priemyselného robota
Táto stránka bola navštívená:
Dnes: 3 / Včera: 0, Doteraz: 1090
¯\_(ツ)_/¯