前言:
2008北京奧運會,為國人提供了機遇的同時,也提出了挑戰:我公司根據奧運會的要求,承擔了協助開發電動撐桿跳干自動提升機的技術難題。
一、歷史回顧:
1,在我國以往使用的撐桿跳橫桿升降多是靠手動完成的,因為運動的不穩定,經常在提升的過程中使橫桿脫落,不得不重新安裝橫桿,效率很低,而且影響運動員的情緒。
2,運動員因為步伐的不同,常要求橫桿能夠在空中前后移動,使自己的成績,但傳統的手工機構,無法實現要求。
3,傳統的手工提升動作,無法實現靈活、準確的運動定位,必須配合一個激光測距設備來確定橫桿高度。
二、具體問題的提出:將一根6米長的橫桿從地面提升到空中,具體要求如下:
1,垂直提升高度6000mm,水平調整行程800mm(±400mm),
2,運動速度要盡可能快,以縮短定位,提升速度不小于500mm/s,水平調整時間不大于2秒。
3,定位要準確:定位精度:1mm
4,運動平穩,跳桿不能因為運動機構的抖動而從空中脫落。
5,跳桿機構要有足夠的強度,能夠承擔運動員砸桿的沖擊。
6,跳桿機構要有足夠的剛性,每個運動環節的連接必須為剛性連接,不能有任何用于減震的機構在里面。
7,橫桿與提升機的接觸為水平光滑,只要運動員有一點點接觸,橫桿必須從空中脫落下來,以保證比賽的公正。
8,整個運動提升機室外使用,防高溫,防大雨。
三、問題分析:
單就8種要求中的任何一點,實現起來都不難,但同時滿足,從而設計出一臺高性能的設備,決非易事。我公司為此成立了技術小組,并與兄弟單位合作,用了三個月時間,設計并制造出了該臺設備。
我們將整個項目分成了三大部分:
1、提升架的安裝及固定;
2、垂直升降運動,水平調整運動機構;
3、整機的運動控制及防護。
本文重點講述運動機構及控制。
經過計算,我們決定選擇德國BAHR公司的定位系統QLZ60位垂直升降定位系統,運動行程5700mm;選擇德國BAHR公司的定位系統MR28軌道及EGK40位水平調整定位系統,運動行程800mm;選擇伺服電機作為定位驅動源;PLC為上位控制機;觸摸屏為人機交換界面。
四、定位系統
驅動元件——電機驅動系統
直線定位單元(系統)之所以能夠實現的運動定位,是由電機驅動系統決定的。
五、直角坐標機器人的靈魂——控制器
為實現機器人的靈活多變的運動功能、迅速的反應處理功能,機器人必須要有一個大腦——控制器。
控制器的功能是指令源,它可以根據編號的程序時時發出控制指令、時刻接受反饋信號、時刻判斷處理信息。
根據功能的不同,控制器可以有很多種:
1,工控機與運動控制卡的組合:運動控制卡借用計算機的資源,利用自身的運動控制功能實現控制
2,脫機運動控制卡:借用計算機編好程序,可將程序自我存儲,脫機運行。
3,PLC-借用計算機編好程序,可將程序自我存儲,脫機運行。
4,控制器。
六、直角坐標機器人的終端設備——操作工具
直角坐標機器人的終端設備應用途不同,可以裝配各種各樣的操作工具:
如焊接機器人的終端操作工具是焊槍:碼垛機器人終端操作工具是抓手;涂膠(點膠)機器人終端操作工具是膠槍、檢測(監測)機器人終端操作工具是相機或激光。
有些工作復雜的工作,單一操作工具不能完成,需要安裝兩個或以上操作工具才可以。如對于非固定軌跡運動物體的抓取除需要機械抓手外,還需要一個相機,時刻跟蹤計算物體的空間位置。