Юров Андрей Васильевич,

Яременко Андрей Михайлович

Логистический комплекс

для технического контроля

ГБНОУ

Санкт-Петербургский городской центр детского

технического творчества

г. Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Работа посвящена разработке унифицированного робота-манипулятора для оптимизации технологических процессов перемещения и сортировки на компонентах фирмы FESTO.

Ключевые слова: полуавтоматический режим, унифицированный робот-манипулятор, пневматика, технологический комплекс (ТК), управление.

Введение. Сложно представить себе промышленное предприятие, на котором не применялись бы современные автоматизированные технологические комплексы, управляемые с помощью компьютеризированных систем. Применение этих комплексов обеспечивает гибкость производства, высокую производительность труда и качество готовой продукции, а также в целом увеличивает эффективность производства. Выбор средств автоматизации должен осуществляться с учетом возможности быстрого перестроения и расширения для выполнения других технологических процессов. Кроме того, важными критериями, которым должны соответствовать автоматизированные системы являются: высокое качество исполнения операций, компактность и надежность в совокупности с низкой стоимостью.

        Разработка робота-манипулятора включает в себя проведение теоретических исследований и расчетов, разработку электрических и пневматических схем, разработку системы управления механической частью и составление управляющей программы.

Механическая часть проектируемого робота-манипулятора базируется на промышленных компонентах пропорциональной гидравлики фирмы FESTO, а основой системы управления  является промышленный контроллер FESTO, работающий под управлением программного пакета FESTO.

Проектирование робота-манипулятора. Общий вид и принцип работы. Робот состоит из 3х основных частей:

• Манипулятор. Конструкция захвата основывается на 3х пневматических цилиндрах двухстороннего действия, что позволяет захватывать детали различной формы и размеров.
• Система электрического управления. Автоматизированное управление включает в себя блоки реле, переключатели и систему питания
• Система пневматического управления. Представляет собой систему распределения воздуха в пневмоконтуре.

Принцип действия такого автомата состоит в следующем. Объекты захватываются с помощью захвата, действующего с использованием линейного унифицированного механизма. Процессы захвата и перемещения объектов друг на друга должны осуществляться быстро и по возможности плавно. Все эти требования могут быть в полной мере выполнены аппаратами пропорционального регулирования.

Готовый проект. Общие сведения. Комплекс позиционирования изделий обеспечивает выполнение перемещений по конечным положениям. Система снабжена 2 линейными приводами для подачи изделия в рабочую зону с ходом не менее 500мм.  Комплекс снабжён 4 вариантами управления каждой осью - ручное управление, электрическое автоматизированное управление, электрическое автоматическое управление, пневматическое управление. Установка обеспечена системой подачи и подготовки воздуха.

Результаты работы. 

1. Произведен предварительный подбор характеристик основных пневматических  узлов
2. Собрана электрическая и пневматическая схемы установки
3. Выбраны компоненты исполнительной части робота, элементы системы управления
4. Полученная схема реализована на базе выбранных промышленных компонентов на лабораторном стенде FESTO
5. Разработан технологический процесс перемещения объектов различного размера, формы, массы
6. Составлена, протестирована и отлажена управляющая программа для робота-манипулятора

Практическое применение.

1. Робот-манипулятор может быть применен в области автоматизации технологических процессов перемещения и сортировки объектов
2. Теоретическая база работы может  стать основой для методического руководства по пропорциональной гидравлике и системам управления
3. Механическая (пневматическая), электронно-управляющая и программная части разработанного робота могут послужить базой для учебно-практических и научно-исследовательских работ в области мехатроники.

Заключение. По результатам проделанной научно-исследовательской работы можно сделать следующие выводы:

В ходе работы был разработан промышленный робот-манипулятор, предназначенный для автоматизации технологических процессов перемещения и сортировки, в основу которого легли компоненты пропорциональной гидравлики фирмы FESTO.

Робот удовлетворяет требованиям технического задания, а также обладает следующими свойствами:

• Состоит из компонентов фирмы FESTO, которые обладают высокой степенью интеграции, следовательно, он имеет возможность перестроения, расширения и модификации
• Благодаря использованию гидравлических исполнительных устройств, робот обладает высокой степенью надежности и быстродействия.
• Система управления и ПО просты и удобны в настройке, эксплуатации и, кроме того, имеют возможность легкой модификации и расширения

Работа на данную тему является достаточно актуальной и интересной и, что самое главное, очень хорошо применимой на практике. В дальнейшем планируется продолжать научно-исследовательскую работу в этом направлении, а именно:

1. Произвести детальные теоретические расчеты механической части (конструкция и пневматические элементы).
2. Оптимизировать конструкцию
3. Унифицировать программное обеспечение
4. Применить другую систему управления на базе контроллера Siemens или на базе собственного микроконтроллера

Литература

Научный руководитель

Юров A.В., зам. генерального директора, главный инженер научно-технического центра Синергия, г. Санкт-Петербург, Россия, E-mail: av.yurov@stc-synergy.ru

Автор

Яременко А.М., бакалавр 2-ого курса Балтийского Государственного Технического Университета «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург, E-mail: yaremenko.and@yandex.ru