Разработка программного обеспечения для исследования параметров робота манипулятора МП-9С

В настоящее время существует проблема, связанная с обучением студентов – необходимо осуществить перевод старого оборудования на современную элементную базу и использовать новые технические решения. Необходимо создание единой среды для управления роботом, проведение исследований, связанных с динамикой механизма, апробации теоретической модели. В данной работе рассматривается манипулятор МП-9С. Этот манипулятор имеет высокое распространение к промышленности, но его эксплуатация требует большого количество вспомогательных программ.

Отсюда следуют задачи:

·         Построение массо-габаритной модели в solidworks

·         Построение математической модели в среде simulink

·        Съем данных со стенда, разработка ПО для съема и обработки данных

·        Интерпретация данных.

Подробно распишем алгоритм создания модели и разработки ПО для исследования и управления роботом-манипулятором МП-9С:

1. Создание 3D модели механической системы в Solidworks

На начальном этапе было проведено создание трехмерной модели механизма в пакете SolidWorks (рисунок 1).

Рисунок 1. 3D- Модель манипуляционного механизма

1 – Корпус; 2 – цилиндр подъема; 3 – шток подъема; 4 – подшипники;5 – кронштейн; 6 – геркон; 7 – втулка; 8 – вал; 9 – корпус пневмоцилиндра поворота; 10 – цилиндр поворота; 11 – шток ; 12 – упор; 13 – фланец; 14 – демпфер; 15 – корпус пневмоцилиндра; 16 – цилиндр выдвижения; 17 – шток; 18 – задний упор

Разработанная 3D модель, учитывающая конструкционные особенности механической системы передает движение всех деталей механизма и сохраняет все физические свойства системы. Данная модель необходима для получения адекватной математической модели и ее дальнейшего экспорта в среду моделирования MATLAB и создания интерфейса.

2. Создание интерфейса управления манипулятором

Интерфейс управления манипулятором МП-9С реализован в среде MatLab. Он имеет восемь кнопок для управления роботом в ручном режиме, а именно движения: вправо, влево, вперед, назад, вверх, вниз, сжать, разжать. Также есть кнопка сброса, которая обнуляет переменную, поданную по COM-порту в микроконтроллер. Предусмотрено наличие автоматического управления с помощью кнопки «цикл». Также в разработанном интерфейсе присутствует возможность построения графиков скорости, ускорения и перемещения (рисунок 2, 3, 4). Которые строятся по полученным с энкодера данным, переданным по интерфейсу связи RS-232.

Рисунок 2. График скорости манипулятора

Рисунок 4. График перемещения манипулятора

3. Верификация полученной модели

Для экспериментального подтверждение полученных результатов, была использована микроконтроллерная система управления манипулятором МП-9С, оснащенная аппаратным датчиком-энкодером для снятия характеристик движения штока выдвижения.

При проведении экспериментов был получен график перемещения выдвижного штока (рисунок 5).

Рисунок 5. График перемещения штока, полученный экспериментально

В реальной модели шток перемещается на 150мм за 0,35с. В математической модели перемещение происходит за 0,4с. Погрешность составляет 0,05с, причиной являются недостаточно точные параметры пневмоцилиндра.

Подводя итоги работы можно выделить выполнения следующих задач: построение массово-габаритной модели в Solidworks, разработка интерфейса для управления манипулятором, а так же была проведена верификация модели, для уточнения результатов. В последующих статьях будет произведен подробный разбор построения математической модели в Simulink, а так же решения остальных задач.