Силомоментные устройства очувствления. Локационные сенсорные устройства

  

Вся электронная библиотека >>>

 Роботы >>>

 

 

 ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ


Раздел: Наука и техника

 

Силомоментные устройства очувствления. Локационные сенсорные устройства

  

Силомоментные устройства очувствления

 

Силомоментные сенсорные системы - это устройства, предназначенные для измерения компонент главного вектора сил и моментов, воздействующих на манипулятор, в проекции на связанную с устройством систему координат.

Силомоментные сенсорные устройства используются в промышленных роботах главным образом для определения реактивных сил и моментов, возникающих при механической сборке. Они размещаются непосредственно в губках захватного устройства либо в сочленении между последним звеном и захватом манипулятора ( кисть, запястье ), а также при необходимости и в других сочленениях манипуляционной системы.

Преобразование действующих нагрузок в электрические сигналы в силомоментных устройствах осуществляется обычно двумя способами. Первый из них заключается в непосредственном измерении упругих деформаций чувствительных элементов с помощью тензорезисторных, пьезоэлектрических или магнитоупругих датчикоа Второй способ основан на измерении величин микроперемещений калиброванных пружин датчика, деформируемых под действием внешних нагрузок в процессе взаимодействия робота с объектом.

Наибольшее распространение попучил метод непосредственного измерения упругих деформаций с помощью полупроводниковых или проводниковых тензорезисторов, которые имеют простую конструкцию, достаточно надежны, легко монтируются на упругих элементах гсиломоментных устройств, обеспечивают требуемую точность.

Система силомоменткого очувствления состоит из механической части, представляющей собой совокупность упругих элементов с размещенными на них датчиками (собственно чувствительное устройство), формирующими электрические сигналы, пропорциональные упругим деформациям; усилительной и коммутирующей аппаратуры и ^вычислительного блока (компьютера), являющегося структурной составной частью информационно-управляющей системы (ИУС) робота.

одна из конструкций чувствительного силомоментного устройства, устанавливаемая между конечным звеном манипулятора и рабочим органом. Четырехсегментный внешний фланец 1 устройства присоединяется к конечному звену манипулятора, а к центральному фланцу 2 крепится захватное устройство. В результате образуется жесткая конструкция в виде диафрагмы 3 и поперечных крестообразных упругих стержней 4, на которые наклеиваются тензодатчики 5, например, по одному на каждую грань стержня. Деформирование стержней с тензорезисторами в результате нагружения конструкции реактивными силами и моментами изменяет электрическое сопротивление датчиков, позволяя получить электрический сигнал, пропорциональный нагрузкам.

Для эффективного функционирования таких силомоментных устройств к ним предъявляется ряд требований: а) высокая жесткость, снижающая отклонения и ошибки при позиционировании и обеспечивающая быстрое деформирование возникающих колебаний; б) ком-пактность конструкции, облегчающая движения манипулятора и улучшающая его маневренность; в) линейность характеристики датчиков (чувствительных элементов), позволяющая /просить процесс калибровки устройства и определения действующих сил помощью простых матричных операций; г) мвлые величины гистерезиса и внутреннего трения, что повышвет точность измерений.

Силомоментные сенсорные устройства, применяемые в промышленных роботах, предпочитительно создавать с учетом этих требований. Современные устройства предстввляют собой небольшие, чувствительные, легкие (~ до 370 г) и относительно компактные конструкции, диаметром не более 10 см и толщиной до 3 см с динамическим диапазоном до 90 кг. Для уменьшения гистерезиса и повышения точности измерения сенсорные силомоментные устройства выполняются из единой твердой металлической звготовки (обычно из алюминиевого сплава), а тензодатчики устанавливаются и подключаются в мостовую схему твк, чтобы обеспечить автоматическую компенсацию температурных колебаний.

 

Локационные сенсорные устройства

 

Локационные системы очувствления относятся к бесконтакным и предназначены для обнвружения подвижных и неподвижных объектов, определения их местоположения, рвзмеров и скорости движения, а также для обеспечения точного наведения и захватывания этих объектов. Безусловным преимуществом таких устройств является возможность бесконтактного функционирования, т.е. на расстоянии от объекта, часто весьма значительном.

При создвнии локационных сенсоров используются принципы как пассивной, так и активной локаций. Пассивная локация заключается в улавливании и обработке собственных излучений объектов. При активной локации в сторону предполагаемого местонахождения объекта напрввляется соответствующий зондирующий поток сигналов (вкустических, световых, магнитных и др.), а отрвженное излучение затем улавливается и регистрируется датчиками-приемниками.

Аналогом пассивных локационных систем являются зрение, слух и обоняние животных и человека, а характерным примером активной локации в живой природе может служить способность дельфинов или летучих мышей обнаруживать объекты с помощью направленного излучения акустических волн высокой частоты, так называемой ультразвуковой эхолокации.

При создании локвционных сенсорных устройств используется широкий спектр различных физических методов: акустических, магнитных, оптических, радиоволновых, тепловых, электрических, электромагнитных, пневматических, на основе которых рвзработан и находит практическое применение ряд конкретных конструктивных разновидностей локационных датчиков: пьезоэлектрических, феррозондовых, индукционных, электронно-оптических, полупроводниковых, волоконно- оптических, емкостных, вихретоковых, струйных, вакуумных и др. Все локационные устройства очувствления роботов по своему назначению могут быть разделены на: информационные, предназначенные для обеспечения автоматического управления роботом и определения пространственного положения объектов, и более простые устройства безопасности, используемые для звщиты манипулятора, окружвющих объектов и обслуживающего персонала от возможных столкновений в процессе работы. Нвиболее широкое применение в большинстве современных локвционных систем промышленных роботов получило использование излучения и приема отраженных акустических или электромагнитных волн.

Локационная акустическая, например ультразвуковая, система очувствления реализуется обычно на основе использования двух методов: эхометода (улавливание звпаздыввющего отраженного сигнала) и эффекта Доплера (улввливание изменения длины волны или чвстоты отраженного от движущихся объектов сигнала) и действуют следующим образом. Синусоидвльные звуковые колебания высокой частоты (40-100 кГц), формируемые специальным генератором волн и модулируемые прямоугольными импульсами, излучаются дискретно в направлении объекта. Одновременно с помощью генераторе счетных импульсов запусквются своеобразные часы локвционной системы - счетчик импульсов.

Направленный ультразвуковой сигнал, отразившись от объекта, возвращается в отрвженном виде в приемник, где усиливвется, очищается от помех и преобразуется из акустической в электрическую форму. Одновременно из него выделяется модулирующая составляющая, которая с помощью порогового (отсекающего) устройства представляется в виде прямоугольных импульсов, направляемых нв счетчик и останавливающих процесс счета, т.е. фиксирующих число импульсов за время прохождения сигнала до объекта и обратно.

Так как принятые сигналы запвздывают по отношению к первоначальным - зондирующим - на величину времени их прохождения до объекте и обратно, то число импульсов, накопленных в счетчике зв этот период, пропорционально удвоенному расстоянию до объекта при нахождении излучвтеля и приемника в непосредственной близости друг от друга. Для этого обычно используют ультрвзвуковые датчики- преобразователи, совмещающие в одном корпусе излучатель и приемник.

схема такого совмещенного ультразвукового датчика излучения-приема для измерений в ближней зоне. В металлический корпус 1 помещвется основной компонент датчика - электроакустический преобразователь 2, в качестве которого преимущественно используется керамический пьезоэлектрический элемент, защищенный от влаги, пыли и повреждений слоем 3 смолы, служащим также переходным акустическим сопротивлением. Для быстрого демпфирования акустической энергии корпус заполнен акустическим поглотителем 4. Датчик помещается во внешний изолированный корпус 5, а электрический ток к преобразователю и от него подается по кабелю 6. Такая конструкция датчика отличается компактностью и позволяет получать узкий акустический поток в виде мощного направленного сигнала. Такие ультразвуковые локаторы применяются для очувствления захватных устройств роботов, удобно размещаясь между губками .

Акустический метод локации позволяет достаточно простыми средствами обеспечивать следующие параметры измерений: расстояние или линейное перемещение - в воздухе от 2 до 2000 мм, в водв - от 0,5 до 10000 мм с погрешностью до 2%; скорость перемещения в воздухе - от 2 мм/с, в воде - от 10 мм/с с погрешностью до 2%; вибрация в воздухе - от 2 мм/с, в воде-от 10 мм/с.

Локационные сенсорные устройства в сочетании с тактильными и силомоментными системами очувствления позволяют создавать адаптивные захватные устройства роботов (), обеспечивающие автоматизацию сложных технологических операций (например сборочных), которые обычными методами автоматизировать невозможно либо экономически нецелесообразно.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ

 

Смотрите также:

 

Сенсорный переключатель

Сенсорный переключатель. В последнее время использование сенсорных переключателей в
Они будут использоваться и в других электронных устройствах, приведенных в этой книге.

 

Провода. Электропроводка

При устройстве электропроводки по деревянным конструкциям должна быть обеспечена пожарная безопасность.

БИОНИКА — ...связанный с построением технических устройств и систем...

В различных биологич. объектах на протяжении развития выработались удивительно эффективные, экономичные и высоконадежные устройства (органы, ткани)...

 

Электрооборудование

1. Сенсорный переключатель.
13. Индикатор влажности почвы. 14. Автоматическое зарядное устройство кадмий-никелевых аккумуляторов.

 

Электронные устройства для дома

Электронные устройства для дома. Предисловие. Предлагаемая книга преследует две цели: первая — представить наиболее
От редактора перевода. 1. Сенсорный переключатель.

 

Сенсорный выключатель. Своими руками

Сенсорный выключатель. Слово «сенсор» зазвучало в нашем обиходе несколько лет назад.
И вновь проверьте работу устройства при одном и другом включении сетевой вилки.

 

Импульсная лампа. Лазерные установки - испарения вещества...

Сенсорный выключатель.
Используемый в устройствах чтения DVD-дисков лазер скользит вдоль треков по насечкам, а отраженный луч интерпретируется приемным устройством в виде...