Проектирование кабельного манипулятора для операций с выбора и места требует полного понимания машиностроения, теории управления и конкретных требований поставленной задачи. Будучи поставщиком кабельных манипуляторов, я имел честь работать над многочисленными проектами по разработке эффективных и надежных решений для приложений для выбора и места. В этом сообщении я поделюсь некоторыми взглядами на то, как разработать кабельный манипулятор для этих операций.
Понимание задачи выбора и места
Первым шагом в разработке кабельного управляемого манипулятора для операций с выбора и места является тщательное понимание требований задачи. Это включает в себя размер, вес и форму обработанных объектов, местоположения сбора и места, необходимую скорость и точность, а также любые экологические ограничения. Например, если объекты небольшие и легкие, может потребоваться высокоскоростный и точный манипулятор. С другой стороны, если объекты большие и тяжелые, манипулятор должен обладать достаточной прочностью и стабильностью.
Концептуальный дизайн
После того, как требования к задаче ясны, следующим шагом является разработка концептуальной конструкции для кабельного манипулятора. Это включает в себя определение общей структуры, количество степеней свободы (DOFS) и расположение кабелей и шкивов.
Структура и степени свободы
Структура манипулятора должна быть разработана, чтобы обеспечить необходимый диапазон движения и поддержки конечного эффекта. Для операций по выбору и мест, обычно требуется манипулятор с по крайней мере тремя DOF (например, линейное движение в направлениях x, y и z). Дополнительные DOF, такие как вращение около одной или нескольких осей, могут потребоваться в зависимости от требований ориентации объектов.
Расположение кабеля и шкива
Кабели и шкивы являются ключевыми компонентами кабельного манипулятора. Они используются для передачи сил и управления движением манипулятора. Расположение кабелей и шкивов должно быть разработано для минимизации кабельных помех, уменьшения трения и обеспечения плавного и точного движения. Одним из распространенных подходов является использование параллельного расположения кабеля, где несколько кабелей подключены к конечным эффектеру и контролируются независимо для достижения желаемого движения.
Механический дизайн
После того, как концептуальный дизайн завершен, следующим шагом является выполнение механического дизайна манипулятора. Это включает в себя проектирование ссылок, суставов и конечных эффектов, а также выбор соответствующих материалов и компонентов.
Ссылки и суставы
Ссылки манипулятора должны быть спроектированы так, чтобы быть легким, сильным и жестким. Они могут быть изготовлены из таких материалов, как алюминий, сталь или углеродное волокно. Суставы должны обеспечивать гладкое и точное движение с минимальной обратной реакцией. Шаровые соединения, вращающиеся суставы и линейные суставы обычно используются в кабельных манипуляторах.
Конечный эффектор
Конечный эффектор-это часть манипулятора, которая взаимодействует с объектами. Он должен быть спроектирован, чтобы надежно понимать и освободить объекты с необходимой силой и точностью. Общие типы конечных эффектов для операций по выбору и места включают захватывающие, всасывающие чашки и магнитные держатели.
Выбор материала и компонентов
Выбор материалов и компонентов имеет решающее значение для производительности и надежности манипулятора. Кабели должны иметь высокую прочность, низкое растяжение и хорошую устойчивость к усталости. Шкивы должны быть изготовлены из материалов с низкими коэффициентами трения и высокой устойчивостью к износу. Другие компоненты, такие как двигатели, датчики и контроллеры, также должны быть выбраны на основе их производительности, надежности и совместимости с общей системой.
Конструкция системы управления
Хорошо разработанная система управления необходима для успешной работы манипулятора, управляемого кабелем. Система управления должна быть в состоянии точно управлять движением манипулятора на основе входных команд и обратной связи от датчиков.
Выбор датчика
Датчики используются для измерения положения, ориентации и силы манипулятора. Общие типы датчиков, используемых в кабельных манипуляторах, включают датчики положения (например, кодеры), датчики силы и датчики зрения. Выбор датчиков зависит от конкретных требований приложения, таких как необходимая точность и условия окружающей среды.
Алгоритм управления
Алгоритм управления отвечает за создание контрольных сигналов для двигателей на основе обратной связи датчика. Существует несколько алгоритмов управления, таких как пропорциональная интегральная изначальная (PID) управление, адаптивное управление и управление на основе моделей. Выбор алгоритма управления зависит от сложности манипулятора и требований к производительности.
Соображения безопасности
Безопасность является критическим аспектом любого дизайна манипулятора, особенно для операций по выбору и месту, где манипулятор может работать в непосредственной близости от операторов человека или другого оборудования. Некоторые важные соображения безопасности включают в себя:
Аварийная остановка
Манипулятор должен быть оснащен кнопкой аварийной остановки, которая может немедленно остановить движение манипулятора в случае чрезвычайной ситуации.
Обнаружение столкновений
Датчики обнаружения столкновений должны быть установлены на манипуляторе для обнаружения любых потенциальных столкновений с объектами или другим оборудованием. При обнаружении столкновения система управления должна немедленно остановить движение манипулятора для предотвращения повреждения.
Защитные охранники
Физические охранники должны быть установлены вокруг манипулятора, чтобы человеческие операторы не вступили в контакт с движущимися частями манипулятора.
Интеграция и тестирование
После завершения проектирования механической конструкции и системы управления, следующим шагом является интеграция компонентов и проверку манипулятора. Это включает в себя сборку манипулятора, соединение кабелей, датчиков и контроллеров, а также выполнение калибровки и отладки.
Калибровка
Калибровка - это процесс настройки параметров системы управления для обеспечения точного и точного движения манипулятора. Это включает в себя измерение фактического положения и ориентации манипулятора и сравнение их с желаемыми значениями. Параметры системы управления затем корректируются соответствующим образом, чтобы минимизировать ошибки.
Тестирование
Тестирование является важным шагом для проверки производительности манипулятора. Это включает в себя выполнение операций по выбору и месту с различными объектами и в различных условиях для оценки точности, скорости и надежности манипулятора. Любые проблемы или проблемы, выявленные во время тестирования, должны быть решены и исправлены до того, как манипулятор будет развернут в реальном приложении.
Заключение
Проектирование кабельного манипулятора для операций по выбору и месту-это сложная и сложная задача, которая требует комбинации машиностроения, теории управления и практического опыта. Следуя шагам, описанным в этом сообщении в блоге, вы можете разработать кабельный манипулятор, который отвечает конкретным требованиям вашего приложения для выбора и места.
Если вы заинтересованы в том, чтобы узнать больше о наших кабельных манипуляторах, или у вас есть конкретный проект, пожалуйста, не стесняйтесь [свяжитесь с нами для закупок и переговоров]. Мы предлагаем широкий спектр продуктов манипулятора, в том числеСвободный стоячий джиб -кранВПневматический манипулятор, иСкладывание Jib CraneПолем Наша команда экспертов готова помочь вам найти лучшее решение для ваших нужд.
Ссылки
- Крейг, JJ (2005). Введение в робототехнику: механика и контроль. Пирсон Прентис Холл.
- Сицилия Б. и Чатаб, О. (ред.). (2016). Робототехника. Спрингер.
- Spong, MW, Hutchinson, S. & Vidyasagar, M. (2006). Моделирование робота и контроль. Уайли.
