Сборник методических указаний
К лабораторным работам
по дисциплине
ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ
Направление подготовки: 220400 «Мехатроника и робототехника» Специальность: 220402 «Роботы и робототехнические системы»
Формы обучения: очная
Тула 2010 г.
Методические указания к лабораторным работам составлены профессором, к.т.н. Тусюком С.К. и обсуждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,
протокол №___ от "___"____________ 20 10 г.
Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин
Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,
протокол №___ от "___"____________ 20___ г.
Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин
Содержание.
1. Правила техники безопасности при проведении лабораторных работ
по курсу «Основы робототехники»...…………………...…………………………… 4
2. Лабораторная работа № 1 – изучение цикловой системы управления
промышленного робота ПР – 18 – 2…………………………………………..……... 5
3. Лабораторная работа № 2 – изучение системы управления
промышленного робота РИТМ 01.03..……………………………………………... 10
4. Лабораторная работа № 3 - изучение промышленного робота
ПР5–2Э с микропроцессорным управлением………..……………………..……… 19
5. Лабораторная работа № 4 – изучение устройства управления
промышленного робота РФ–202………….………………………………….….….. 28
6. Лабораторная работа № 5 - изучение устройства управления
ЭЦПУ – 6030 промышленного робота МП – 9С…………………………………... 34
7. Лабораторная работа № 6 – изучение позиционной системы управления
УПМ-772 промышленного робота ТУР-10……………………………………….....42
8. Лабораторная работа № 7 – промышленный робот РБ-242,
устройство и принцип действия робота……………………………………………..54
Правила техники безопасности при проведении лабораторных
работ по курсу «Основы робототехники».
К лабораторным работам с промышленными роботами допускаются студенты, в полной мере освоившие устройство робота и принципдействия системы управления. Перед началом работы каждый студент должен пройти инструктаж в объеме правил и инструкции по технике безопасности при работе в лаборатории роботов с обязательной отметкой в журнале по технике безопасности. Инструктаж проводят преподаватели или заведующий лабораторией.
Пред подготовкой промышленного робота к работе необходимо:
1) Убрать все посторонние предметы из зоны действия робота.
2) Проверить наличие ограждения опасной зоны робота.
3) Убедиться в том, что робот отключен от электро и пневмо питания.
4) Убедиться в исправности сети электропитания и заземления.
При работе с роботом:
1) Занять позицию вне зоны действия робота.
2) Подать электропитание с центрального распределительного щита, доступ к которому всегда должен быть свободен.
3) Подать пневмо питание и убедиться в исправности сети его подачи. При наличии утечки сжатого воздуха, отключить пневмопитание и прекратить выполнение работы до устранения утечки.
4) Включить робот в соответствии с описанием лабораторной работы и проверить его работу. При неисправности робота немедленно сообщить об этом преподавателю. Любые работы в зоне действия робота проводить только после полной остановки робота.
5) При работе должна обеспечиваться возможность экстренного отключения робота.
6) При проведении работы следить за тем, чтобы никто не находился в зоне действия робота.
7) После окончания лабораторной работы выключить робот в соответствии с описанием лабораторной работы, выключить общее электро и пневмопитание.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.
ИЗУЧЕНИЕ ЦИКЛОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА ПР – 18 – 2.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - знакомство с системой управления промышленного робота ПР – 18 – 2 и методом программирования его рабочего цикла.
1. Устройство цикловой системы управления робота.
Управление работой промышленного робота ПР – 18 – 2 производится по жесткой программе с помощью кулачкового командоаппарата. Командоаппарат (рис. 1) состоит из основания 1, 5 пневматических распределителей 2, установленных на общем коллекторе 3, и системы управления распределителями. Питание командоаппарата осуществляется через штуцер 4, пневмоцилиндры подключаются к штуцерам 5, сброс воздуха в атмосферу происходит через глушители 6. Основными деталями распределителя являются подвижные поршень В и золотник 7, возвратная пружина 9, сопло 10 и рычаг 11. В изображенном состоянии рычаг 11 перекрывает сопло 10, сжатый воздух из полости Б, связанной с питающим штуцером 4, через отверстие В поступает в полость А. При этом давление по обе стороны поршня В одинаковое и под действием пружины 9 поршень занимает крайнее верхнее положение. Золотник 8 соединяет правый штуцер (канал не попал в сечение) со сбросом через глушитель, а левый штуцер через полость Б с питанием. При перемещении рычага 11 открывается сопло 10, и полость А оказывается под давлением, близким к атмосферному. Давление в полости Б преодолевает усилие пружины 9, и поршень 8 с золотником перемещаются в крайнее нижнее положение, переключая выходные каналы. Управление рычагами через ролики 12 осуществляется сменными сдвоенными кулачками 13, находящимися на валу командоаппарата. Кулачки управляют также микровыключателями 14, служащими для останова командоаппарата после совершения оборота, для блокирования движения при наличии сигнала "брак", для управления вспомогательным оборудованием.
Кроме механического управления кулачками один из распределителей (крайний правый) имеет управление от электромагнита 15. Такое управление используется для блокировки одного из движений при поступлении, сигнала "брак". При этом с циклом командоаппарата такой электроуправляемый распределитель связывается при помощи двух микровыключателей 14.
Вращение вала осуществляется синхронным двигателем СД - 54 через редуктор 16. Для настройки командоаппарата по циклограмме служит лимб 17.
Робот имеет автоматический и наладочный режим работы. В наладочном режиме (тумблер в положении "настройка" разомкнут) запуск двигателя командоаппарата осуществляется кнопкой "Пуск" и двигатель вращается до отпускания кнопки.
В автоматическом режиме работы происходит однократный цикл выдачи команд управления и двигатель останавливается до следующего запуска, осуществляющегося замыканием контакта установленного на обслуживаемом оборудовании.
Сигнал "брак" используется при необходимости взять или поставить загружаемую деталь в разных точках, например, при выгрузке годных и бракованных деталях на разных радиусах.
Рис. 1. Командоаппарат.
2. Наладка и программирование робота.
Наладку и программирование робота следует начинать при остановленном обслуживаемом оборудовании и при отключённом электро и пневмопитании робота. Вначале необходимо задать требуемые перемещения робота (крайние точки по каждой координате). При этом поворот и горизонтальное перемещение руки робота выполняют вручную, а для движения вверх может быть использован сжатый воздух.
ВНИМАНИЕ! Во время регулирования высоты подъёма руки при
подключённом пневмопитании соблюдать ОСОБУЮ ОСТОРОЖНОСТЬ.
При подаче ошибочной команда возможно неожиданное перемещение
руки в горизонтальной плоскости! При подъёме и опускании руки
придерживать движущиеся элементы, не допуская резких ударов
об упоры. Придерживать следует за корпус механизма горизонтальных перемещений.
Крайние точки механизма горизонтальных перемещений задают упорами на направляющей. При этом проверяют отсутствие заеданий, особенно в конце хода, что может происходить при перекосе штанги.
Крайние точки поворотного механизма определяются демпферами, которые одновременно служат упорами.
Регулирование механизма вертикальных перемещений следует производить при снятом командоаппарате (командоаппарат необходимо также снимать для установки кулачков в соответствии с циклограммой). Крайние точки задаются перемещением гаек на винтах. При регулировании необходимо обеспечить одновременность работы упоров, проверку которой производить в крайнем верхнем и нижнем положении. При этом ни один из винтов не должен иметь возможности перемещаться.
Регулирование производят поочерёдным перемещением трёх механизмов и заканчивают при соприкосновении контактируемых поверхностей схвата с загружаемой деталью в двух крайних положениях. После этого фиксируют положение упоров.
Для дальнейшей настройки необходимо иметь циклограмму работы робота. Для ее построения можно принять следующие временадвижения механизмов с учётом инерционности золотниковых распределителей и демпфирования в конце хода:
линейные перемещения…………………………...… 0.5 - 1 с
поворот руки……………………………….……….... 0,9 - 1,5 с
кантование, сгиб кисти,
срабатывание схвата……………………......……….. 3 с
При длительном цикле обслуживаемого оборудования циклограмму работы робота целесообразно строить исходя из больших значений времени движения и не использовать совмещение движений, т.е. каждое последующее движение начинать после окончанияпредыдущего.
При коротком цикле (практически это 3 - 5 с) необходимо совмещать движения иисходить из меньших времён движения, которые должны быть обеспечены регулировкой.
В соответствий с построенной циклограммой выбираются кулачки командоаппарата так, чтобы их угол включения был на 20-40% меньше длительности включения данного механизма. Так, если, например, механизм должен быть включён 90°, т.е. четверть цикла командоаппарата, то для управления им целесообразно выбрать 2 кулачка по 60°, чем обеспечивается дальнейшее регулирование от 60° до 120°. Следует иметь в виду, что для обеспечения длительности включения механизма более половины цикла командоаппарата использование углов включения больше 180° нецелесообразно и при этом следует поменять выходы данного распределителя.
Для управления переключателем S1 всегда используется кулачок с углом раскрытия 15°.
Кулачки устанавливаются на валу командоаппарата, длячегонеобходимо снять стойку.
Командоаппарат подключается к электросети (удобней вне робота) и производится пуск. Остановка командоаппарата происходит автоматически при срабатывании переключателя S1. По лимбу командоаппарата определяется начальная точка, отключается питание, и при вращении вала рукой кулачки устанавливаются в соответствии с циклограммой.
После этого командоаппарат устанавливается в основание робота и включается в электро и пневмосети.
Затем настраиваются динамические характеристики механизмов.
В механизме горизонтальных перемещений полностью затягиваются винты демпферов, а также регулировочные винта дросселей, управляющие этим движением. Затем вручную переключается распределитель командоаппарата, подключённый к этому механизму. Затем вращением соответствующих винтов увеличивают скорость и уменьшают демпфирование. Время от нажатия на рычаг распределителя доокончания движения замеряется секундомером. Настройка заканчивается, если движение происходит без ударов и за время, равное или на 0.1 – 0.2 с меньшее заложенного в циклограмму.
Настройка механизма вертикальных перемещений происходит аналогично. Регулировка величины демпфирования производится винтами дроссельного блока.
Настройка поворотного механизма осуществляется его дросселями. При этом положение механизма горизонтальных перемещений должно соответствовать циклограмме.
Настройка кантователя или механизма сгиба заключается в исключении резких ударов или деформаций нежестких загружаемых деталей, например, термосистем.
Если время каждого движения не превышает заложенного в циклограмме, регулировка на этом заканчивается. В противном случае методами, описанными выше, добиваются минимального времени движения каждого механизма, корректируют циклограмму и сдвигают кулачки в соответствии с новой циклограммой. Выполнять это удобнее при включении электросети и положении "настройка" тумблера "Режим работы". Нажимают кнопку "|Пуск" и отпускают её при окончании нужного движения. Замечают показания лимба и устанавливают кулачок включающий следующее движение. Возвращают командоаппарат в исходное положение и снова пускают его до выполнения последнего настроенного движения и т. д. до завершения цикла.
Настроенный робот включают в автоматической режиме. При неудовлетворительном выполнении каких-либо движений производят их переналадку, чаще с корректировкой циклограммы методами, описанными выше.
Порядок выполнения работы.
1. Изучить устройство цикловой системы управления промышленного робота ПР – 18 – 2 и методику его программирования и регулирования.
2. В соответствии с заданием, выданным преподавателем, составить циклограмму работы робота, выбрать кулачки и определить углы включения.
3. Оформить отчет о работе.
Указания по оформлению отчета о работе.
Отчет должен содержать следующие данные:
1. Цель работы.
2. Упрощенную схему системы управления робота.
3. Задание и соответствующую ему циклограмму работы робота.
4. Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Что такое кулачковый командоаппарат? Из чего он состоит, каков его принцип действия?
2. Как осуществляется перекодировка командоаппарата на другую последовательность действий?
3. За счет чего можно увеличить или уменьшить длительность выполнения команды?
4. Как регулируются крайние положения механизмов горизонтального, вертикального и вращательного движений робота?
5. Как настроить механизм на включение 60° и 120°?
6. Как отрегулировать положение и скорость перемещения механизмов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА РИТМ 01.03.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - знакомство с конструкцией манипулятора, системой циклового программного управления и программированием промышленного робота "Ритм 01.03"
1. Назначение и технические характеристики робота.
Промышленные роботы “Ритм 01” предназначен для автоматизации технологических процессов в листоштамповочном и механосборочном производствах на оптических и приборостроительных предприятиях. В зависимости от конструкции манипулятора различаются три варианта робота.
Промышленный робот "Ритм 01.01” имеет одну руку при пяти степенях подвижности (подъем, поворот, сдвиг руки, выдвижение, поворот схвата), робот “Ритм 01.02” - две руки при пяти степенях подвижности (подъем, поворот рук, выдвижение схвата левой руки, выдвижение, поворот схвата правой руки), робот ”Ритм 01.03” - одну руку при четырех степенях подвижности (подъем, поворот руки, выдвижение поворот схвата). Промышленный робот "Ритм 01.01" применяется при механообработке, ”Ритм 01.02" и ”Ритм 01.03" – в листоштамповочном производстве. Все три исполнения промышленного робота ''Ритм 01” могут быть использованы при несложной сборке.
Промышленный робот (ПР) может выполнять следующие функции: транспортирование заготовки или полуфабриката из подающего устройства к месту выполнения технологической операции;
разгрузку основного технологического оборудования и транспортирование полуфабриката или изделия в приемное, приемопередающее устройства и т. д.;
управление рабочими циклами основного и вспомогательного технологического оборудования.
Технические характеристики ПР.
Номинальная грузоподъемность руки……… 0.1 кг
Тип системы управления………………..…… цикловая
Программоноситель………………………..… диодная плата
Метод программирования……………...предварительный набор, программы
Количество кадров программы……………… 32
Количество команд на манипулятор………... 24
из них с контролем выполнения...................... 14
Количество команд на технологическое оборудование с контролем выполнения………………………………………...... 15
Количество команд, одновременно выдаваемых на технологическое оборудование………………………………………... 1
Устройство обеспечивает формирование временных интервалов, во время которых происходит отработка перемещений, не контролируемых датчиками положения:
величиной 0.1 – 0.5 с для выполнения команд ”зажим схвата” и ”разжим схвата” при дискретности 0.1 с;
величиной 0.1 – 1.0 с для выполнения команды ”поворот схвата” при дискретности 0.1 с.
Устройство обеспечивает формирование временных интервалов задержки перевода кадра от 1.0 до 10 с. с дискретностью 1.0 с.
Тип привода..............………….…….. пневматический с электромагнитным управлением
Тип датчиков положения……………. герконовые переключатели
Точность позиционирования переносимых объектов по каждому
перемещению…………………………….. от – 0.1 до 0.1 мм
Масса, не более:
устройства циклового программного управления………….. 34 кг
манипулятора…………………………………………….……. 29 кг
2. Устройство и принцип действия ПР "Ритм 0.1"
ПР “Ритм 0.1“ (рис. 1) представляет собой комплекс, состоящий из манипулятора 1, снабженного модулем силового управления 2, и устройства программного управления 3, соединенных между собой кабелями.
На устройстве циклового программного управления (УЦПУ) производится набор программы путем запаивания диодов на соответствующе позиции печатной платы задания программы. При поступлении команды с УЦПУ коммутируются электромагниты соответствующих пневмораспределителей, открывающих доступ воздуху в пневмо цилиндры приводов, и схват совершает определенное движение. Движение ограничивается упорами, предварительно установленными в требуемое положение согласно программе. При этом замыкаются соответствующие герконы датчиков положения 4, сигнал от которых поступает в блок управления УЦПУ, и дается команда на выполнение следующего движения. Конец отработки команд на поворот и зажим - разжим схвата фиксируется по окончанию заданных выдержек времени, формируемых в блоке управления УЦПУ.
Рис. 1. Промышленный робот “Ритм 01.03”.
1 – манипулятор; 2 – модуль силового управления; 3 – устройство циклового программного управления (УЦПУ).
Конструктивно манипулятор, приводы и пневмораспределители выполнены аналогично соответствующим устройствам ранее рассмотренного ПР – 18 - 2.
Устройство циклового программного управления АС-2611 построено по принципу синхронного программного автомата с конечным числом состояний и жестким циклом управления. УЦПУ содержит следующие основные узлы и блоки:
- блок управления, предназначенный для обработки информации по заданной программе и выдачи управляющих воздействий на манипулятор и технологическое оборудование;
- пульт управления, обеспечивающий задание режимовработы устройства, набор величин временных интервалов, включения и выключения питания устройства, запуска в работу, выдачу разовых команд на манипулятор, контроль датчиков положения и т. д.;
- платы задания программ, предназначенные для определения последовательности команд управления;
- блок питания, обеспечивающий питание электронного оборудования и электромагнитов пневмопривода манипулятора.
Основными режимами работы УЦПУ являются наладочный, шаговый, одиночного цикла и автоматический.
В наладочном режиме команды на манипуляторзадаются с пульта управления и поступают на регистр команд, далее через предварительные усилители и выходные ключи на электромагниты модуля силового управления манипулятора. Контроль положения рабочих органов манипулятора осуществляется с помощью сигнальных ламп индикации на пульте управления.
В шаговом режиме устройство обеспечивает отработку одного кадра программы, закодированного комбинацией диодов на плате заданий программы.
Блок управления обеспечивает следующую последовательность исполнения команд в пределах кадра:
- команда позиционирования;
- команды на зажим или разжим схвата;
- технологические команды;
- команда на задержку перевода кадра.
Конец отработки команд позиционирования фиксируется по получению сигналов от датчиков положения, поступающих в блок управления, а также по окончанию отработки заданных выдержек времени, формируемых в блоке управления.
Конец отработки команд на зажим или разжим схватов определяется по окончанию выдержки времени на исполнение этих команд, формируемой в блоке управления.
Конец исполнения технологических команд определяется по получению ответа от технологического оборудования об исполнении команды.
В случае неполучения ответа на одну из “аварийных технологических команд“ (команды 13, 14, 15 – см. ниже) сразу же после ее выдачи на оборудование, блок управления формирует сигнал “СТОП“ и отработка программы прекращается вне зависимости от дальнейшего ответа на данные команды от оборудования. Последующая отработка программы возможна лишь в результате подачи оператором команды “ПУСК“ с пульта управления при условии “положительного“ ответа от технологического оборудования.
В режимах '"Одиночный цикл" и "Автоматический" устройство работает аналогично описанному выше, с той разницей, что в режиме “Одиночный цикл“ происходит останов после однократной отработки программа по команде “Конец программы“, а в режиме “Автоматический“ не происходит остановов в работе после отработки каждого цикла.
Состав кадра программы УЦПУ:
1р - ПР (поворот руки вокруг вертикальной оси вправо)
2р - Уп (выдвижение промежуточного упора поворота)
3р - Пр. р (правая точка резервной координаты)
4р - Ур (выдвижение упора резервной координаты)
5р - СдП (сдвиг рук вправо параллельно фронту оборудования)
6р - Пд (подъем рук)
7р - ПвП (выдвижение правой руки)
8Р - Пчс (вращение правого схвата по часовой стрелке)
9р - ЛвП (выдвижение правой руки)
10р - Лчс (вращение левого схвата по часовой стрелке)
11р – ПЗЖ (зажим правого схвата)
12р – ЛЗЖ (зажим левого схвата)
13р...16р - 1ТК; 2ТК; 4ТК; 8ТК (номера технологических команд)
17р - ЗП (задержка перевода кадра)
18р - КПр (команда на окончание программы)
19р -КЧ (контроль четности)
Задание на отработку в кадре той или иной команды достигается путем запаивания диодов в требуемых разрядах кадра.
Для отработки в кадре команды, противоположной указанной в разряде, для разрядов с 1 по 12, (например, поворот рук вокруг вертикальной оси влево для 1 разряда, втягивание промежуточного упора для 2 разряда и т.д.) запаивание диодов не производится.
Номер технологической команды задается в двоичном коде.
Последовательность отработки кадров программы отображается с помощью светодиодных матриц цифровой индикации пульта управления. Пульт управления предназначен для оперативного управления УЦПУ, отображения состояния УЦПУ и манипулятора и для ручного управления манипулятором.
Конструктивно пульт управления разделен на три панели:
- задания режимов;
- выбора кадров;
- ручного управления.
Панель задания режимов предназначена для установки режима работы УЦПУ и выбора величин выдержек времени. На панели расположены следующие органы управления:
Рис. 2. Пульт управления УЦПУ.
- галетный переключатель задания режимов работ УЦПУ - В1
- галетный переключатель выбора времени вращения схватов - В2
- галетный переключатель выбора времени зажима - разжима схватов - ВЗ
- галетный переключатель выбора времени задержки шага - В4
- кнопки включения (КН1) и выключения (КН2) сети
- кнопки пуска (КН3) и останова (КН4) УЦПУ
- лампы индикации сети (Л1), работы (Л2) и сбоя (ЛЗ) УЦПУ.
На панели выбора кадров расположены мультипереключатели выбора кадров (В5 и В6) и светодиодные индикаторы (Л18 и Л19), показывающие номер отрабатываемого кадра. Кроме того, на этой же панели расположена кнопка аварийного отключены питания промышленного робота (КН5).
Панель ручного управления предназначена для выдачи команд на подвижные органы манипулятора в режиме наладки иконтроля состояния датчиков положения манипуляторов.
На панели расположены:
- кнопки подачи команд на подвижные органы манипулятора (КН7 …. КН30);
- кнопка включения индикации (КН6);
- лампы контроля состояния датчиков манипулятора (Л4... Л17).
Панель снабжена необходимыми надписями и мнемоническими изображениями, поясняющими назначение органов управления и индикации, расположенных на ней.
Узел задания программ предназначен для набора кадров рабочей программы манипулятора и обслуживаемого оборудования.
Конструктивно узел задания программ выполнен в виде двух аналогичных плат представляющих собой диодную матрицу, одна группа шин которой использована для указания номера кадров с “0” по “15” (16-31), другая - для содержимого кадра.
Каждая из диодных матриц задания программы выполнена в виде печатной платы, одна сторона которой содержит печатный монтаж шин номеров кадров, другая сторона - шин управляющих команд. В узлах пересечения шин имеются штыри, к которым подпаиваются диоды, соединяющие шины требуемых команд с шиной выбранного кадра. Опрос шин номеров кадров осуществляется счетчиком кадров.
Распайка программы работы манипулятора и обслуживаемого оборудования осуществляется последовательно по кадрам, при чем информация каждого кадра набирается по шине данного кадра путем запаивания диодов в требуемых узлах пересечения.
Для облегчения обработки вариантов программ вместо диодных матриц через плату – переходник может бытьподключен пульт обучения, выполненный в виде штекерной панели, типологически подобной диодной матрице. В гнезда панели вставляются штекеры с диодами, соединяющие шины требуемых команд с шиной выбранного кадра.
3. Программирование рабочего цикла ПР ”Ритм 0.1.03”
Программирование робота начинается с составления циклограммы его работы, в которой указываются в требуемой последовательности все операции, выполняемые роботом, технологические команды робота и ответные сигналы обслуживаемого оборудования
Составленная программа записывается на бланке (таблица)
№ Команды Используемые
Кадров программы разряды
………. ………….. ………………
В соответствии с программнойзаписью на бланке производится набор программы на штекерной панели культа обучения, затем при отключенном электро и пневмопитании робота манипулятор вручную устанавливается в требуемые крайние положения по всем степеням подвижности и фиксируются упоры. После этого можно переходить к проверке отработки команд позиционирования с панели ручного управления УЦПУ. Для этого подключается электро и пневмопитании робота, включается сеть (кнопка КН1), переключатель режимов (В1) устанавливается в положение РУ и нажатием кнопок ручного управления последовательно проверяется работа всех приводов. При удовлетворительном результате переходят к проверке правильности программы в шаговом режиме по кадрам. Для этого УЦПУ переключается из наладочного в шаговый режим, устанавливается номер кадра 00 и производится пуск. Если манипулятор пришел в состояние соответствующее программе, то переходят к следующему кадру. В противном случае производится проверка и коррекция набора. Заключительной операцией является проверка функционирования манипулятора в режимах одиночного цикла и автоматическом.
Пример программы для правого схвата.
№ кадра | Условное обозначение | Действие | Команда | Диод |
ПЗЖ | Открыть правый схват | 11р | + | |
ПвП | Движение вперд правой руки | 9р | + | |
ПЗЖ | Закрыть правый схват | 11р | - | |
Пд | Подъем руки | 6р | + | |
ПвП | Движение назад правой руки | 9р | - | |
ПР | Поворот руки | 1р | + | |
ПвП | Движение вперд правой руки | 9р | + | |
Пд | Опускание руки | 6р | - | |
ПЗЖ | Открыть правый схват | 11р | + | |
Пд | Подъем руки | 6р | + | |
ПвП | Движение назад правой руки | 9р | - | |
ПР | Поворот руки | 1р | - | |
Пд | Опускание руки | 6р | - |
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
1. Внимательно ознакомиться с конструкцией манипулятора, системой циклового программного управления и системой команд робота “Ритм 01”.
2. Под наблюдение преподавателя провести осмотр робота и устройства циклового программного управления, обращая особое внимание на расположение органов управления.
3. По заданию преподавателя составить программу для робота и после ее проверки преподавателем набрать программу на панели пульта обучения.
4. Под наблюдением преподавателя проверить выполнение программы в шаговом режиме и в режиме одиночного цикла.
5. Оформить отчет о лабораторной работе.
УКАЗАНИЯ ПО ОФРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА О РАБОТЕ
Отчет должен содержать следующие данные:
1. Цель работы.
2. Название и основные технические характеристики робота “Ритм 01.03”.
3. Задание и программу для робота.
4.Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Для выполнения каких технологических операций может применяться ПР “Ритм 01.03”?
2. Что следует предпринять при действиях робота, не соответствующих программе при его работе в автоматическом режиме?
3. Каким образом в программе указываются команды, обратные в перечисленном списке команд.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.
ИЗУЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА ПР5–2Э С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы – знакомство с особенностями конструкции манипулятора и системой программного управления на базе программируемого микроконтроллера.
1. Назначение и технические характеристики робота.
Промышленные роботы ПР5–2Э различного исполнения предназначены для выполнения сборочных, вспомогательных и других операций, а также функций управления в составе робототехнических комплексов в приборостроении.
Роботы ПР5–2Э являются универсальными сверхлегкими стационарными встраиваемыми роботами с одним манипулятором модульной конструкции, работающим в цилиндрической или прямоугольной декартовых системах координат. Привод пневматический. Управление цикловое по временному принципу, осуществляется программируемым микроконтроллером через посредство блока пневмораспределителей. Программа вводится в запоминающее устройство микроконтроллера путем последовательного набора команд на клавиатуре пульта управления.
Структурно кинематическая схема манипулятора робота исполнения ПР5 – 2Э приведена на рис. 1.
Рис. 1. Структурно-кинематическая схема.
Технические характеристики ПР
Номинальная грузоподъемность….............………………. 0.32кг
Максимальная погрешность позиционирования…..……. 0.1 км
Максимальная скорость перемещения модулей:
линейных……………………………………..........………. 200 мм/с
угловых …..........................………………………………… 180 град/с
Число степеней подвижности ….............………………… 3
Максимальное перемещение по осям: Х = 150 мм, Y = 50 мм,
Z = 160 мм
Объем памяти для хранения программ………………….. 256 команд
Время хранения программы не менее 6 месяцев.
2. Устройство робота ПР5–2Э.
Роботы ПР5–2Э выполнены по блочно-модульному принципу. Рассматриваемый робот (рис. 2) содержит 3 модуля линейных перемещений, блок пневмораспределителей БРП – 4 с четырьмя пневмораспределителями (три распределителя управляют работой модулей манипулятора, 4-й схват), программируемый микроконтроллер МКП – 1 – 16 – 0.5,имеющйй 16 входов и выходов и объем памяти 512 байт.
Рис. 2. Общий вид робота ПР5–2Э–5.4.3–16–0.5
Модули линейных перемещений представляют собой функционально законченные звенья, снабженные пневмодвигателями, устройствами демпфирования ударов в конце хода, устройствами регулирования скорости и величины перемещения.
Для демпфирования ударов используются специальные пневмоцилиндры, снабженные дросселями и обратными клапанами. Роль обратных клапанов со стороны штоков выполняют уплотнительные макеты, работающие по штоку. Действие демпфирующих цилиндров основано на том, что энергия удара перемещающихся масс расходуется на проталкивание сжимаемого в цилиндре воздуха через малые сечения дросселирующих каналов.
Программируемый микроконтроллер МКП–1 предназначен для циклового двухпозиционного управления манипуляторами и технологическим оборудованием.
Областью наиболее эффективного применения микроконтроллера является управление роботизированными технологическими комплексами и автоматическими линиями при автоматизации технологических процессов в условиях серийного и мелкосерийного производства, когда требуется развитое программно-логическое управление, оперативная смена управляющих программ, а использование универсальных средств вычислительной технике экономически нецелесообразно ввиду их высокой стоимости и сложности обслуживания.
Микроконтроллер осуществляет формирование сигналов на исполнительные устройства, прием информации от датчиков состояния оборудования, формирование выдержек времени, управление счетчиками, обращение к подпрограммам, организацию условных и безусловных переходов по программе, а также редактирование и контроль программ, и тестовый контроль модулей.
Режимы работы:
под управлением программы, записанной в память рабочих программ (автоматическое управление);
под управлением команд, поданных с пульта управления (ручное управление)
пошаговое выполнение программы;
запись команд в память рабочих программ (программирование);
просмотр программы (вывод на индикацию содержимого памяти рабочих программ).
Рис. 3. Пульт управления микроконтроллера.
Ввод и отладка программы, управление режимами работы осуществляется с встроенного пульта управления (рис. 3). Отображение информации – на однострочном дисплее из восьми семи – сегментных индикаторов и светодиодных индикаторах пульта управления. При вводе информации с клавиатуры пульта управления и выводе ее на дисплей используется шестнадцатеричная система счисления.
3. Система команд микроконтроллера.
Микроконтроллер, реализован на базе микропроцессорного комплекта КР 580 использует его систему команд. Однако эта система команд является внутренней. Для управления роботом используется специализированна система команд, предназначенная для решения задач циклового и программно-логического управления дискретными производственными процессами и обеспечивающей простоту и высокую производительность программирования. Исходная информация для составления программ может быть представлена циклограммой работы оборудования, блок-схемой алгоритма управления или в виде булевых функций.
Связь между системами команд микропроцессора и микроконтроллера осуществляет исполнительная программа, хранящаяся в программируемом постоянном запоминающем устройстве (ППЗУ).
По функциональному назначению команды микроконтроллера
можно разделить на следующие группы:
1) команды ввода-вывода;
2) команды управления программой;
3) команды управления счетчиками;
4) команды контроля в редактирования программы;
5) команды тестового контроля функциональных блоков микроконтроллера.
Система команд микроконтроллера представлена в таблице
Сокращенное обозначение команды | Формат команды | Краткое содержание | ||||
Код операции | Операнд | |||||
ОЖО | Адрес входа | Команды ввода-вывода Ожидание отсутствия входного сигнала. Переход к выполнению следующей команды программы происходит только при отсутствии сигнала на входе с заданным адресом. | ||||
ОЖ1 | Адрес входа | Ожидание наличия входного сигнала. Переход к выполнению следующей команды программы происходит только при наличии сигнала на входе с заданным адресом. | ||||
ПРО | Адрес входа | Проверка входа на отсутствие сигнала. При отсутствии сигнала на входе с заданным адресом происходит запись 1 в бит условия, в противном случае бит обнуляется. | ||||
ПР1 | Адрес входа | Проверка входа на наличие сигнала. При наличии сигнала на входе с заданным адресом происходит, запись I в бит условия, в противном случае бит условия обнуляется. | ||||
ВКЛ | Адрес выхода | Включить выход с заданным адресом. | ||||
ВЫКЛ | Адрес выхода | Выключить выход с заданным адресом. | ||||
БУ | Адрес выхода | Вывод бита условия прямой. Выход с заданным адресом устанавливается в соответствии с содержанием бита условия. | ||||
БУ | Адрес выхода | Вывод бита условия инверсный. Выход с заданным адресом устанавливается в соответствии со значением, противоположным содержимому бита условия | ||||
Т | Т | Выдержка времени. Команды задержки выполнения управляющей программы на время Т.0.1 с. | ||||
НОП | Команды управления программой Нет операции. Безусловный переход к выполнению следующей команды программы. | |||||
СТОП | Останов программы. | |||||
БУП | Адрес команды | Безусловный переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу. | ||||
УШ | ОА | Адрес команды | Переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, если в бите условия ”1”. В противном случае происходит выполнение следующей команды программы. | |||
УПО | Адрес команды | Переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, если в бите условия “0”. В противном случае происходит выполнение, следующей команды программы. | ||||
БАП | О Установка | Адрес команды | Изменение базового адреса программы. | |||
ПП | Переход к подпрограмме. Переход к выполнению команды, содержащейся по указанному адресу, с запоминанием адреса возврата. | |||||
ВОЗВРАТ | 0 Номер счетчика | Возврат из подпрограммы. | ||||
ССЧ | ОС | 0 Номер счетчика | Команды управления счетчиками. Сброс счетчика. | |||
ОЕ | Номер счетчика | Обнуление счетчика с заданным номером. | ||||
+СЧ | Содержимое счетчика с заданным номером увеличивается на I. | |||||
=СЧ | Сравнение счетчика. Если содержимое счетчика с заданным номером равно установке, то бит условия принимает значение “1”. В противном случае бит условия обнуляется. | |||||
РЕД | Адрес команды | Команды контроля и редактирования программы. Команды управляющей программы, начиная с указанного адреса и до первого адреса, содержащего команду НОП, сдвигается в сторону увеличения адресов на один шаг. По указанному адресу записывается код 0000 команды НОП. Команда РЕД используется для вставки команд в управляющую программу. | ||||
РЕД | Адрес команды | |||||
КОН | Номер страницы | Вычисление контрольной суммы кодов команд, содержащихся в странице памяти с указанным номером. | ||||
Тест МПИ | Количество проверяемых модулей | Команды тестового контроля функциональных блоков. Команда проверки МПИ. | ||||
Тест МЭНЗУ | Количество проверяемых модулей | Команда проверки МЭНЗУ. | ||||
Тест ввода-вывода | Количество модулей ввода-вывода | Команда проверки системы дискретного ввода-вывода | ||||
Загрузчик | Количество МЭНЗУ | Команда загрузки программы, обеспечивающей комплексную проверку функциональных блоков микроконтроллера. | ||||
Слово команды микроконтроллера делится на два поля длинной восемь разрядов – поле кода операции и поле операнда. (Рис. 4)
Рис. 4. Структура слова команды.
N0, N1, N2, N3, кодируется цифрами шестнадцатеричной системы счисления.
Совокупность команд микроконтроллера, образующая управляющую программу, записывается и хранится в модуле энергозависимого запоминающего устройства (ЭНЗУ).
Таблица управления МП
Сокращенное обозначение команды | Формат команды | Модуль подвижности | Условное обозначение | Действие | |
Код операции | Операнд | ||||
Вкл Выкл | Модуль подъема | МП | Подъем вверх Опускание вниз | ||
Вкл Выкл | Модуль горизонтального перемещения руки | МГП | Задвинуть руку Выдвинуть руку | ||
Вкл Выкл | Модуль вращения | МВ | Против час. стр. По час. стр. | ||
Вкл Выкл | Модуль подъема захватного устройства | МПЗУ | Вверх Вниз | ||
Вкл Выкл | Модуль сдвига | МС | Вправо Влево | ||
Вкл Выкл | Захватывающее устройство | ЗУ | Зажатие Разжатие захвата |
Пример программы.
№ команды | Модуль подвижности | Действие | Формат команды | ||||||
Код | Операнд | ||||||||
МП МВ ЗУ ЗУ МП ЗУ МП ЗУ МВ ЗУ МП ЗУ ЗУ | Перемещение вверх Задержка 1с. Поворот против час. стр. Задержка 1с. Движение захвата вперед Задержка 1с. Разжатие захвата Задержка 1с. Перемещение вниз Задержка 1с. Сжать захват Задержка 1с. Перемещение вверх Задержка 1с. Движение захвата назад Задержка 1с. Поворот по час. стр. Задержка 1с. Движение захвата вперед Задержка 1с. Перемещение вниз Задержка 1с. Разжать захват Задержка 1с. Движение захвата назад Организация цикла, переход к команде № 00 | ||||||||
Порядок выполнения работы.
1. Внимательно ознакомиться с устройством и принципом действия манипулятора, блока пневмораспределителей и микроконтроллера.
2. Под наблюдением преподавателя произвести осмотр робота и аппаратуры управления, обращая особое внимание на расположение органов управления и крайние положения подвижных звеньев манипулятора.
3. По заданию преподавателя составить программу для робота.
При составлении программы использовать таблицу систем команд микроконтроллера МКП – 1.
4. Оформить отчет о лабораторной работе.
Указания по оформлению отчета.
Отчёт должен содержать следующие данные:
1. Цель работы.
2. Назначение и основные технические характеристики промышленного робота ПР5–2Э.
3. Кинематическую схему и эскиз конструкции манипулятора.
4. Задание и программу для робота.
5. Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Назовите конструктивные особенности, отличающие, манипулятор робота ПР5–2Э от других известных Вам манипуляторов.
2. Какие преимущества и недостатки использования микроконтроллера в качестве устройства управления роботом?
3. Сколько команд может включать рабочий цикл робота ПР5–2Э?
Библиографический список используемой литературы.
1. Промышленная робототехника (А. В. Бабич, А. Г. Баранов,
И. В. Калабин и др. Под ред. ША. Шифрина. М.: Машиностроение,
1982. – 415 с.)
2. Белянин П. Н. Промышленные роботы. – М.: Машиностроение,
1975. – 400 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА РФ–202.
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение устройства и принципа действия цикловой системы программного управления промышленным роботом РФ-202М, освоение методики программирования и приобретение практических навыков настройки функционирования робота по заданной программе.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Назначение робота и режимы работы устройства управления.
Промышленный робот РФ-202М предназначен для автоматизации технологических процессов в промышленности, он может быть использован при загрузке-разгрузке металлорежущих станков, прессов, штампов, при выполнении сборочных операций.
Робот оснащен цикловым устройством программного управления, которое может работать в двух режимах: в режиме обучения и в автоматическом режиме.
В режиме обучения оператором производится перемещение захватных устройств манипулятора по заданной траектории с помощью органов управления отдельными степенями подвижности. Траектория движения задается заранее составленной программой.
В автоматическом режиме отработка программы производится без вмешательства оператора.
2.2.. Описание устройства управления.
В режиме обучения информация, о переходе набирается на пульте управления и формируется в управляющее слово. Робот РФ-202М может иметь до 11 управляемых координат, каждая из которых принимает два значения.
Пульт управления предназначен для управления подвижными звеньями манипулятора, программирования технологических команд, задания режимов работы и индикации состояния манипулятора и устройства управления.
Рассмотрим назначение органов управления. Основная часть их расположена на лицевой панели устройства.
В левой части лицевой Панели расположены кнопки управления левого исполнительного устройства и соответствующие лампы индикации. Кнопки имеют следующие обозначения:
() - движение исполнительного устройства вперед (назад);
() - поворот исполнительного устройства по часовой стрелке, против);
() - линейная засылка вверх (вниз);
- ротация захватного устройства по часовой стрелке (против);
- захватное устройство закрыть (открыть).
Обозначения для управления правым исполнительным устройством аналогичны.
В нижней части расположены кнопки управления колонной (подъём и опускание).
Правее расположены органы управления и индикации таймера,
необходимые для задания и индикации времени выдержки захвата
в точке:
-кнопка СБРОС? (таймер переводится в нулевое состояние);
-кнопка записи в таймер;
-индикация состояния таймера..
Кнопка необходима для задания дискретности времени (нажатой кнопке соответствует дискретность 0.5 с).
В правой части лицевой панели расположены органы управления, используемые в режиме обучения:
-начало программы;
-конец программы;
-запись
На лицевой панели расположен ряд других органов управления.
Кнопка СТИРАНИЕ предназначена для очистки ЗУ.
Кнопка ВКЛ. ИНДИКАЦИИ служит для индикации состояния таймера и режимов работы ручного и автоматического управления.
Кнопки КОМАНДЫ 1,2,…7 предназначены для управления технологическим оборудованием. В верхней части панели расположены кнопки ручного и автоматического управления.
В правом нижнем углу панели расположена лампочка индикации переполнения запоминающего устройства - ПЕРЕПОЛН, ЗУ.
Последняя группа лампочек индикации объединена под названием ОТРАБОТКА КАДРА и включает индикации отработки КООРДИНАТ манипулятора и технологических команд.
На вертикальной панели расположены кнопки ВКЛ и ВЫКЛ системы управления.
На горизонтальной панели расположены переключатель и индикатор номера программы и кнопка КОНТР. БАТ (контроль батарей), нажатием которой проверяется наличие питания у запоминающего устройства (загорается лампочка индикации).
2.3. Порядок подготовки устройства управления к работе.
1. Привести органы управления в исходное положение. Исходному положению кнопок соответствует их отжатое состояние. Исходному состоянию программного переключателя НОМЕР ПРОГРАММЫ - нулевое положение.
2. Включить систему управления нажатием кнопки ВКЛ.
3. Нажать две кнопки в узле коммутации, которые обеспечивают работу манипулятора в данном варианте компоновки.
Нажатие одной из них соответствует варианту компоновки с зависимым положением захватного устройства. Нажатие другой имитирует срабатывание датчиков положения модуля поворота правого исполнительного устройства. Управление поворотом манипулятора осуществляется органами управления левого захватного устройства.
4. Нажать кнопку КОНТР. БАТ. Проверить наличие питания ЗУ по загоранию лампочки.
2.4. Порядок работы оператора в режиме обучения.
1. Нажать кнопку ВКЛЮЧЕНИЕ ИНДИКАЦИИ.
2. При нажатой кнопке СТИРАНИЕ нажать и отпустить кнопку записи.
3. Установить переключатель НОМЕР ПРОГРАММЫ в положение I.
4. Нажать кнопку обучения.
5. Вывести манипулятор в исходную точку.
6. Записать координаты исходной точки, для чего при нажатой кнопке начала программы нажать и отпустить кнопку запись.
7. Записать при необходимости время выдержки манипулятора в точке, нажимая кнопку ТАЙМЕР. Масштаб таймера задается оператором в автоматическом режиме.
8. Записать координаты промежуточных точек, выводя манипулятор в эти точки И нажимая кнопку запись.
9. Вывести манипулятор в конечную точку, которая должна соответствовать начальной. Записать ее, нажав и отпустив кнопку запись, при нажатой кнопке конца программы
2.5. Пример программирования.
Пусть манипулятору необходимо перенести деталь из точки А в точку Б. Используем для этой операции левое захватное устройство. В исходном состоянии левое захватное устройство открыто и находится в точке Б.
На рисунке показана последовательность перемещений манипулятора (вид сверху), а в таблице - вариант программы I, записываемой в запоминающее устройство системы управления.
Рис. Последовательность перемещения манипулятора.
№ команды | Символика перемещений | Комментарий |
1 | Перемещение ИУ назад | |
2 | Поворот ИУ по часовой стрелке | |
3 | Выдвижение ИУ вперед. | |
Захватное устройство закрыто | ||
Перемещение ИУ назад | ||
Поворот ИУ против часовой стрелки | ||
Выдвижение ИУ вперед | ||
Захватное устройство открыто |
3. ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ.
3.1. Ознакомиться с методическими указаниями к лабораторной работе, визуально освоить устройства управления. Осмотреть пульт управления. Точно знать функциональное назначение каждой кнопки и клавиши и изображения табло пульта управления.
3.2. Внешне осмотреть робот РФ-202М. Усвоить направления перемещения звеньев манипулятора (передвигая их вручную).
3.3. Отчитаться перед преподавателем о знаниях функционального назначения управляющих органов пульта.
3.4. Подготовить в соответствии с пунктом 2.3 устройство к работе в режиме обучения.
3.5. Записать программу I в модуль памяти в соответствии
с пунктом 2.4.
3.6. Составить программу 2 переноса детали с выдержкой 3.5 в точке 2 программы I.
3.7. Записать программу 2 в модуль памяти.
3.8. Проверить работу программ I и 2 в режиме обучения.
3.9. Перейти к работе в автоматическом режиме:
- установить масштаб таймера кнопкой;
- нажать кнопку автоматической работы;
- нажать кнопку ПУСК;
- для прерывания программы нажать кнопку СТОП.
3.10. Составить программу 3 синхронного переноса деталей двумя захватными устройствами в соответствии с программой I.
3.11. Записать программу 3 в модуль памяти в режиме обучения.
3.12. Составить программу 4, которая отличается от программы 3 введением временной задержки длительностью 9 с. в точке 6 программы I.
3.13. Записать программу 4 в модуль памяти в режиме обучения.
3.14. Проверить работу программы 3 и 4 в автоматическом режиме в соответствии с п. 3.9.
3.15. Оформить отчет по работе.
4. ОТЧЕТ О РАБОТЕ.
Отчет должен содержать:
1. Название работы.
2. Задание.
3. Программы I, 2, 3, 4 работы манипулятора.
4. Порядок работы оператора в режиме обучения и в автоматическом режиме.
5. Ответы на контрольные вопросы.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Каков порядок работы оператора в режиме обучения робота?
2. Каков порядок работы оператора в автоматическом режиме работы?
3. Как выполняется задержка времени при переносе детали захватным устройством?
4. Указать особенности работы устройства робота в режиме обучения и в автоматическом режиме.
5. Каков алгоритм работы устройства в режиме обучения и автоматическом режиме при реализации технологических команд?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
1. Робототехника и гибкие автоматизированные производства: В 9-ти кн. Кн. 9. Лабораторный практикум по робототехнике; Учеб. пособие для втузов/ В. 3. Рахманкулов, В. П. Лещинский, С.В. Манько и др.; Под ред. И. М. Макарова –Высшая школа, 1986. - 176 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ЭЦПУ – 6030 ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА МП – 9С.
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является изучение устройства ЭЦПУ-6030 и принципа действия цикловой системы программного управления промышленным роботом МП-9С, освоение методики программирования и приобретение практических навыков настройки функционирования робота по заданной программе.
2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1. Краткое описание электронного циклового программного устройства ЭЦПУ-6030
Устройство ЭЦПУ-6030 [1,2] предназначено для управления манипуляторами, имеющими модули подвижности с позиционированием по упорам и соответствующим технологическим оборудованием. Конструктивно устройство выполнено в виде настольного пульта. Основные технические характеристики устройства приведены в табл. 1.
Таблица 1
Тип системы управления | Цикловая |
Число степеней подвижности манипулятора | До 6 |
Число степеней подвижности, управляемых по путевому принципу | |
Число степеней подвижности, управляемых по путевому и временному признакам | |
Число точек позиционирования на управляемом звене | |
Число технологических команд | |
Число блокировок | До 4 |
Число программируемых выдержек врем |