Роботы «БИТ Роботикс»

Компания «БИТ Роботикс» – разработчик роботизированного оборудования, ведущий собственные исследования в разных областях робототехники, включая сервосистемы и техническое зрение. Большинство инженеров пришли в компанию из космической и авиационной отрасли. «БИТ Роботикс» – создатель первого российского промышленного дельта-робота. [14]

Сегодня «БИТ Роботикс» – единственный в России разработчик и производитель дельта-роботов высокой производительности. Скорость робота «БИТ Роботикс» – до 5 м/c, обычное ускорение – до 50 м/c2, максимальное ускорение – до 150 м/c2. [14]

Глава 3. Исследование конструкции робота-манипулятора и его характеристик

Описание предмета исследования

Исследуемым роботом является прототип робота-манипулятора ДР-1 (дельта-робот № 1), разрабатываемый в Балтийском федеральном университете имени Иммануила Канта. Перед разработчиками была поставлена задача трамбовки наггетсов, перемещающихся в коробках по конвейерной ленте. Трамбовка необходима для того, чтобы на этапе упаковки коробку с наггетсами можно было закрыть. В настоящее время на производственной линии эту задачу решают люди. [15]

Рисунок 17. Общий вид робота-манипулятора ДР-1 и щита управления

Грузоподъемность робота-манипулятора была выбрана равной 2 кг, точность позиционирования не менее 1 см, уровень шума не должен превышать 50 дБ, климатическое исполнение робота-манипулятора – УХЛ-2, класс защищенности – IP54. Рабочим органом является вибрационная машинка. [15]

Учитывая количественные характеристики элементов конструкции робота-манипулятора и расчеты необходимой грузоподъемности электродвигателей, подходящими оказались электродвигатели СПШ-34100, они обладают необходимыми характеристиками и содержат встроенные блок управления. [15]

Планируется усовершенствование в виде использования камер технического зрения для позиционирования рабочего органа робота-манипулятора. [15]

Рассматриваются варианты использования данного робота-манипулятора для решения задач сортировки и упаковки на конвейерной линии, для этого необходимо заменить вибрационную машинку на захватывающее устройство. [15]

Сервоприводы

При построении дельта-робота в качестве электроприводов возможно использование, например, сервоприводов компании ООО «Сервотехника».

Сервопривод интеллектуальный СПШ – это высокопроизводительный сервопривод с векторным управлением по скорости и моменту. Данный сервопривод представляет собой уникальную разработку специалистов компании «Сервотехника», он предназначен для максимально широкого применения в промышленности и везде, где нужно точно перемещать полезную нагрузку. [16]

СПШ превосходит большинство иностранных аналогов по техническим характеристикам и функциональным возможностям. При этом он выгодно отличается от них по цене. Российских аналогов сервопривод СПШ не имеет. [16]

Интегрированный сервопривод СПШ объединяет в одном компактном корпусе все необходимое для обеспечения управления движением ротора шагового двигателя в различных режимах работы. [16]

Гибкая система настройки и встроенный контроллер позволяют использовать разработанные «Сервотехникой» сервоприводы в различных областях, а благодаря стандартным фланцам NEMA и компактным размерам СПШ может быть использован и при модернизации оборудования. [16]

Конструкция интегрированного сервопривода СПШ изображена на рисунке 18. Конструктивно сервопривод СПШ можно разделить на следующие основные блоки:

- гибридный шаговый двигатель с габаритами NEMA 23 и 34;

- преобразователь частоты на основе высокопроизводительного DSP процессора;

- блок управления (сервоконтроллер и программируемый логический контроллер в одном корпусе);

- датчик позиции вала мотора. [16]

Рисунок 18. Конструкция интегрированного сервопривода СПШ

Отличия СПШ от шагового двигателя:

- двадцатикратное увеличение динамики привода;

- полное отсутствие пропуска шагов;

- исключение резонансных диапазонов;

- расширение рабочего диапазона скоростей;

- увеличенная плавность хода;

- увеличена максимальная скорость вращения и соответственно механическая мощность, вырабатываемая двигателем. [16]

Рисунок 19. Внешний вид сервоприводов СПШ

Особенности сервопривода:

- реализованы режимы управления угловой позицией, скоростью, моментом;

- в базовой прошивке доступен режим плавного разгона/торможения с исключением двух диапазонов резонансных частот;

- точность позиционирования от 6 угловых минут до 8 угловых секунд;

- встроенный программируемый логический контроллер, дающий пользователю возможность создавать программы движения привода без применения внешних контроллеров;

- возможен режим синхронизации работы группы приводов (до 128 приводов на базе промышленной шины CAN);

- реализован режим работы «master-slave»;

- наличие интерфейса Step/Dir для задания позиции вала двигателя;

- аналоговый интерфейс ±10 В для задания скорости двигателя;

- блок управления имеет 2 цифровых выхода, 4 электрически развязанных цифровых входа;

- привод имеет встроенную защиту от короткого замыкания, перегрева, повышенного и пониженного напряжения;

- настройка системы управления СПШ может осуществляться по более чем 50 параметрам, что позволяет оптимизировать рабочие характеристики привода для решения каждой конкретной задачи;

- в сервоприводе реализован режим осциллографа, позволяющий с высоким разрешением анализировать качество переходных процессов в приводе. [16]

Компоновка внутренностей – модульная. Интерфейсная, цифровая плата управления и силовая плата – унифицированы и разнесены по отдельным плоскостям, что позволяет снизить наводки и исключить перегрев деталей. Ключи разнесены по двум рядам, что позволяет зафиксировать плату и равномерно распределить нагрев. Радиатором служит электрически-изолированный внешний прочный алюминиевый корпус сервопривода. При сервисном обслуживании производится замена не всей электронной начинки, а только тех компонентов, которые требуют замены, что удешевляет ремонт и обслуживание сервопривода. [16]

Режимы работы сервопривода СПШ:

- Динамический режим работы сервопривода – управляющий сигнал от контроллера верхнего уровня передается через цифровой интерфейс в режиме реального времени. Динамический режим используется в системах, требующих контурного управления (например, в манипуляторах со сложной кинематикой и координатных столах для точного позиционирования).

- Аналоговый режим работы сервопривода – управление по скорости сигналом ±10 В. Данный режим позволяет использовать привод для модернизации оборудования с аналоговыми системами управления или для управления вручную (например, с помощью штурвала).

- Циклический режим работы сервопривода – выполнение запрограммированных контроллером верхнего уровня и сохраненных в памяти привода циклических операций. Циклический режим используется, например, на конвейерах и в несложных сборочных операциях.

- Сетевой режим работы сервопривода – данный режим позволяет пользователю строить распределенные сервосистемы на основе цифрового интерфейса CAN, реализовывать синхронное или последовательное перемещение нескольких осей. В этом случае также возможно использование режима «master-slave», в котором ведомый привод работает в режиме повторителя положения вала ведущего. [16]

В целях наиболее эффективной эксплуатации интегрированного сервопривода СПШ инженеры-разработчики рекомендуют использовать блоки питания серии БП-20. [16]

Созданные специально для новых сервоприводов, данные блоки питания полностью учитывают специфику работы новых приводов и формируют стабилизированное напряжение питания 15В для системы управления и силовое нестабилизированное напряжение 80/100В для формирования токов обмоток двигателей. [16]

От одного блока питания может быть запитано до 4 сервоприводов СПШ. [16]

Технические характеристики сервопривода СПШ20-34100 приведены в таблице 6. [16, 17]

Таблица 6. Технические характеристики сервопривода СПШ20-34100

Артикул	СПШ20-34100
Тип двигателя	Гибридный
Выходная мощность, Вт	270
Момент удержания, Нм	10
Напряжение питания силовой части, В	48-120
Номинальный ток, А	6,5
Напряжение питания блока управления, В	15
Максимальный ток потребления блока управления, А	0,35
Момент инерции вала ротора, кг*см²	4
Разрешение энкодера, имп./об.	1000 или 2000
Наличие нулевой метки	Да
Допустимая эксплуатационная температура окружающей среды, °С	-20…+50
Температура хранения, °С	-40…+50
Исполнение	IP54
Типоразмер	NEMA34
Масса, кг	6,4