كيفية تصميم معالج تعتمد على الكابلات لعمليات الاختيار - و - وضع؟

يتطلب تصميم مناور يحركه الكابلات لعمليات الالتقاط والمكان فهمًا شاملاً للهندسة الميكانيكية ونظرية التحكم والمتطلبات المحددة للمهمة في متناول اليد. بصفتي مورد للمعلمين الذين يحركهم الكابلات ، كان لي شرف العمل في العديد من المشاريع لتطوير حلول فعالة وموثوقة للتطبيقات المختارة. في منشور المدونة هذا ، سأشارك بعض الأفكار حول كيفية تصميم مناور يحركه الكبل لهذه العمليات.

فهم المهمة الالتقاط

تتمثل الخطوة الأولى في تصميم مناور يحركه الكابلات لعمليات الانتقاء والمكان في فهم متطلبات المهمة بدقة. يتضمن ذلك حجم الكائنات والوزن وشكلها المراد معالجتها ، ومواقع الاختيار ، والسرعة المطلوبة والدقة ، وأي قيود بيئية. على سبيل المثال ، إذا كانت الكائنات صغيرة وخفيفة الوزن ، فقد تكون هناك حاجة إلى مناور عالي السرعة ودقيق. من ناحية أخرى ، إذا كانت الكائنات كبيرة وثقيلة ، فيجب أن يكون للمعالج قوة واستقرار كافية.

التصميم المفاهيمي

بمجرد واضحة متطلبات المهمة ، فإن الخطوة التالية هي تطوير تصميم مفاهيمي للمعالج الذي يحركه الكبل. يتضمن ذلك تحديد الهيكل العام ، وعدد درجات الحرية (DOFs) ، وترتيب الكابلات والبكرات.

هيكل ودرجات الحرية

يجب تصميم هيكل المناور لتوفير النطاق اللازم للحركة ودعم المستجيب النهائي. بالنسبة لعمليات الاختيار والمكانة ، يلزم عادةً مناورًا مع ثلاثة DOFs على الأقل (على سبيل المثال ، الحركة الخطية في اتجاهات X و Y و Z). قد تكون هناك حاجة إلى DOFs إضافية ، مثل الدوران حول واحد أو أكثر من المحاور ، اعتمادًا على متطلبات اتجاه الكائنات.

ترتيب الكابل والبكرة

الكابلات والبكرات هي المكونات الرئيسية للمعالج الذي يحركه الكابل. يتم استخدامها لنقل القوات والتحكم في حركة المناور. يجب تصميم ترتيب الكابلات والبكرات لتقليل تداخل الكابلات ، وتقليل الاحتكاك ، وضمان حركة ناعمة ودقيقة. تتمثل أحد الأساليب الشائعة في استخدام ترتيب كبل مواز ، حيث يتم توصيل الكابلات المتعددة بالمستجلة النهائية والتحكم فيها بشكل مستقل لتحقيق الحركة المطلوبة.

التصميم الميكانيكي

بعد الانتهاء من التصميم المفاهيمي ، فإن الخطوة التالية هي إجراء التصميم الميكانيكي للمعالج. ويشمل ذلك تصميم الروابط والمفاصل والمستجلة النهائية ، وكذلك اختيار المواد والمكونات المناسبة.

الروابط والمفاصل

يجب أن تكون روابط المعالج مصممة لتكون خفيفة الوزن وقوية وجامدة. يمكن أن تكون مصنوعة من مواد مثل الألومنيوم أو الصلب أو ألياف الكربون. يجب أن توفر المفاصل حركة سلسة ودقيقة مع الحد الأدنى من رد الفعل. يتم استخدام مفاصل الكرة والمفاصل الدوارة والمفاصل الخطية بشكل شائع في معالجات الكابلات.

المستجيب النهائي

المستجيب النهائي هو جزء من المعالج الذي يتفاعل مع الكائنات. يجب تصميمه لفهم الكائنات وإطلاقها بأمان مع القوة والدقة المطلوبة. تشمل الأنواع الشائعة من العوامل النهائية لعمليات الاختيار والمكافآت ، وأكواب الشفط ، وحاملي المغناطيسية.

اختيار المواد والمكون

يعد اختيار المواد والمكونات أمرًا بالغ الأهمية لأداء وموثوقية المعالج. يجب أن يكون للكابلات قوة عالية ، منخفضة ، ومقاومة جيدة للإرهاق. يجب أن تكون البكرات مصنوعة من مواد ذات معاملات احتكاك منخفضة ومقاومة عالية التآكل. يجب أيضًا اختيار المكونات الأخرى ، مثل المحركات وأجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم ، بناءً على أدائها وموثوقيتها وتوافقها مع النظام العام.

تصميم نظام التحكم

يعد نظام التحكم المصمم جيدًا أمرًا ضروريًا للتشغيل الناجح للمعالج الذي يحركه الكابلات. يجب أن يكون نظام التحكم قادرًا على التحكم بدقة في حركة المعالج بناءً على أوامر الإدخال والتعليقات من المستشعرات.

اختيار المستشعر

يتم استخدام أجهزة الاستشعار لقياس الموضع والتوجه وقوة المناور. تشمل الأنواع الشائعة من أجهزة الاستشعار المستخدمة في المناورات التي يحركها الكابلات أجهزة استشعار الموضع (على سبيل المثال ، الترميز) ، وأجهزة استشعار القوة ، وأجهزة استشعار الرؤية. يعتمد اختيار المستشعرات على المتطلبات المحددة للتطبيق ، مثل الدقة المطلوبة والظروف البيئية.

خوارزمية التحكم

خوارزمية التحكم هي المسؤولة عن توليد إشارات التحكم إلى المحركات بناءً على ملاحظات المستشعر. هناك العديد من خوارزميات التحكم المتاحة ، مثل التحكم المتساوي (PID) التناسق والتحكم القائم على النماذج. يعتمد اختيار خوارزمية التحكم على تعقيد المعالج ومتطلبات الأداء.

اعتبارات السلامة

تعتبر السلامة جانبًا مهمًا في أي تصميم مناور ، خاصة بالنسبة للعمليات الالتقاط حيث قد يعمل المناور على مقربة من المشغلين البشريين أو غيرها من المعدات. تشمل بعض اعتبارات السلامة المهمة:

توقف الطوارئ

يجب أن يكون المعالج مزودًا بزر إيقاف الطوارئ يمكنه إيقاف حركة المناور على الفور في حالة الطوارئ.

اكتشاف الاصطدام

يجب تثبيت أجهزة استشعار اكتشاف التصادم على المعالج للكشف عن أي تصادمات محتملة مع كائنات أو معدات أخرى. عند اكتشاف الاصطدام ، يجب أن يوقف نظام التحكم على الفور حركة المعالج لمنع الضرر.

حراس السلامة

يجب تثبيت حراس السلامة المادية حول المناور لمنع المشغلين البشريين من التلامس مع الأجزاء المتحركة من المناور.

التكامل والاختبار

بعد الانتهاء من تصميم نظام التصميم الميكانيكي والتحكم ، فإن الخطوة التالية هي دمج المكونات واختبار المناور. ويشمل ذلك تجميع المعالج ، وتوصيل الكابلات ، والمستشعرات ، وأجهزة التحكم ، وأداء المعايرة وتصحيح الأخطاء.

معايرة

المعايرة هي عملية ضبط معلمات نظام التحكم لضمان حركة دقيقة ودقيقة للمعالج. يتضمن ذلك قياس الموضع الفعلي واتجاه المعالج ومقارنتها بالقيم المطلوبة. ثم يتم ضبط معلمات نظام التحكم وفقًا لذلك لتقليل الأخطاء.

الاختبار

يعد الاختبار خطوة مهمة للتحقق من أداء المناور. ويشمل ذلك أداء عمليات الانتقاء والمكان مع كائنات مختلفة وتحت ظروف مختلفة لتقييم دقة وسرعة وموثوقية المعالج. يجب معالجة أي مشكلات أو مشكلات محددة أثناء الاختبار وتصحيحها قبل نشر المعالج في تطبيق العالم الحقيقي.

خاتمة

يعد تصميم مناور يحركه الكابلات لعمليات الالتقاط والمكان مهمة معقدة وصعبة تتطلب مزيجًا من الهندسة الميكانيكية ونظرية التحكم والخبرة العملية. باتباع الخطوات الموضحة في منشور المدونة هذا ، يمكنك تصميم مناور يحركه الكابلات يفي بالمتطلبات المحددة لتطبيق الاختيار.

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن معالجاتنا القائمة على الكابلات أو وضع مشروع معين في الاعتبار ، فلا تتردد في الاتصال بنا للشراء والتفاوض]. نحن نقدم مجموعة واسعة من منتجات المعالج ، بما في ذلكقائم بذاته جيب رافعةوالذراع المعالج الهوائي، وطي جيب رافعة. فريق الخبراء لدينا مستعد لمساعدتك في العثور على أفضل حل لاحتياجاتك.

مراجع

• كريج ، JJ (2005). مقدمة إلى الروبوتات: الميكانيكا والتحكم. قاعة بيرسون برنتيس.
• Sicily ، B. ، & Chatib ، O. (Eds.). (2016). الروبوتات. سبرينغر.
• Spong ، MW ، Hutchinson ، S. ، & Vidyasagar ، M. (2006). نمذجة الروبوت والسيطرة. وايلي.