Проектирование роботехнических средств для поточных линий прядильного производства (стр. 5 из 23)

Одной из основных проблем, стоящих перед конструкторами, при проектировании робототехнических средств текстильных машин является получение сложной траектории выходного звена исполнительного органа для осуществления им технологической операции или перемещения рабочего тела.

Данные устройства должны обладать компактностью, иметь несколько одновременно работающих исполнительных органов и быть «жестко» привязанными к текстильной машине, поэтому применение PC общепромышленного назначения в текстильной промышленности нецелесообразно. В связи с этим встает задача разработки такого исполнительного механизма, который при минимальном количестве приводов имеет максимальное количество степеней подвижности и позволяет получить любую траекторию выходного звена. При этом должна иметься возможность повторения любой части траектории, что особенно важно для выполнения технологических процессов в текстильной промышленности, т.к. продукт текстильного производства, над которым производится действие, не исключается из рабочей зоны текстильной машины и технологического процесса. Кроме того, должно выполняться условие синхронизации работы исполнительных органов PC текстильной машины.

С этой целью, а также для снижения трудозатрат на проектирование данных устройств разработан алгоритм моделирования траектории выходного звена исполнительного органа PC текстильной машины, содержащий пять этапов реализации.

На первом этапе формируется массив текущих координат рабочего органа, закрепленного на выходном звене; предполагается выбор системы координат устройства относительно принимаемой базовой системы координат и выявления характерных точек плоскости перемещения рабочего органа, т.е. таких точек, через которые обязательно должны пройти рабочий орган и транспортируемое им тело при выполнении технологической операции. Далее выявляют или задают законы движения между характерными точками, предпочтительными являются:

– прямая линия;

– дуга окружности;

– кубический сплайн.

Следует заметить, что для прямой линии и дуги окружности достаточно наличия двух узловых точек, а для дуги окружности необходимо еще задаться радиусом кривизны для вычисления других точек массива текущих координат через определенный интервал. Кубическим сплайном можно получить любые траектории рабочего органа с требуемой степенью точности, для этого необходимо задаться требуемым количеством узловых точек.

Второй этап предусматривает формирование матрицы текущих координат рабочего органа и включает выявление последовательности прохождения им узловых точек с учетом приемов выполнения технологической операции. В результате получаем матрицу:

где первая строка – последовательность изменения координат по оси X; вторая строка – последовательность изменения координат по оси Y; индекс у соответствующего значения изменения координаты означает порядок проходимой рабочим органом узловой точки.

Третий этап содержит формирование матрицы скорости изменения текущих координат перемещения рабочего органа и предполагает определение времени

всего цикла выполнения технологической операции транспортирования рабочего тела и дискретизации полученного значения либо на промежутки, соответствующие требованиям заказчика. При этом должны выполняться следующие соотношения:

,

где

, , …, , …, – значения промежутков времени, необходимых для перемещения рабочего органа между узловыми точками; , , …, , …, – значение времени прохождения рабочим органом соответствующей узловой точки, отсчитываемое от начала времени цикла выполнения технологической операции.

В матрицу добавляем третью строку со значениями

, , …, , …, и получим новую матрицу:

На четвертом этапе формируются матрицы законов движения входных звеньев исполнительного механизма, общие коды каждого сочетания, определяются массивы используемых сочетаний, а также матрицы каждого сочетания.

Совокупность сочетаний представлена в табл. 1, при этом каждому закону движения присвоен свой код. В обозначении общего кода первая цифра относится к закону движения первого звена, вторая – к наличию или отсутствию у него дополнительного закона движения, третья цифра – к наличию или отсутствию дополнительного закона движения у данного звена.

Таблица 1. Совокупность сочетаний законов движения входных звеньев исполнительного механизма

Закон движения первого входного звена	Закон движения второго входного звена		Общий код
Вращательный		Вращательный		1310 1013
		Возвратно-качательный		1320 1023
		Возвратно-поступательный		1330
Возвратно-качательный		Возвратно-качательный		2320 2023
		Возвратно-поступательный		2330

Определим изменение углов поворота (

или ) при вращательном законе движения с постоянной угловой скоростью . Имеем:

Тогда

…,

…, .

Определим изменение углов поворота (

или ) при возвратно-качательном законе движения с постоянной угловой скоростью :

_,

Тогда

, …,

…, ,

где G – максимальный угол размаха звена.

Определим изменение подъема входного звена при возвратно-поступательном законе движения с постоянной линейной скоростью v. Имеем:

, .

Тогда

, ,

, ,

где S – максимальная высота подъема входного звена.

При вращательном и возвратно-качательном законах движения входного звена с меняющейся угловой скоростью

углы поворота ( или ) этого звена будут определяться следующим образом:

, , …,

, ,