機(jī)器人機(jī)械手具有點(diǎn)位控制的氣動(dòng)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

　　帶循環(huán)控制裝置的氣動(dòng)機(jī)器人的定位點(diǎn)數(shù)目有限制。而限位開(kāi)關(guān)又是保證定位精度的，用機(jī)械裝置作為限位開(kāi)關(guān)時(shí)，定點(diǎn)的數(shù)目受到限制，這是由于氣動(dòng)傳動(dòng)裝置速度太高所致。

　　若用吸合時(shí)間t=0.1～0.2秒的機(jī)床氣動(dòng)配流器，馬達(dá)兩個(gè)停車點(diǎn)之間最短行程為100毫米。這對(duì)馬達(dá)對(duì)應(yīng)的速度約為1米/秒。所以工業(yè)人執(zhí)行馬達(dá)在這種速度下，一個(gè)自由度的停止點(diǎn)數(shù)目最多是6～9個(gè)（視行程大小而定）。假若利用由幾個(gè)行程不同的氣缸串聯(lián)而成的位置控制器，那么就可以增加定位點(diǎn)數(shù)目。例如，由三個(gè)氣缸組成的位置控制器，就可有28=8個(gè)定位點(diǎn)。當(dāng)在工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手中采用位置控制器時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意到，在氣缸的最小行程值等于位置控制器的步長(zhǎng)的界限內(nèi)時(shí)，不能調(diào)整定位點(diǎn)的位置。

　　目前，世界各國(guó)都在研制具有點(diǎn)位控制的氣動(dòng)機(jī)器人。圖1所示為列寧格勒加里寧工學(xué)院控制技術(shù)研究室研制的，一個(gè)自由度的點(diǎn)位控制機(jī)器人氣動(dòng)傳動(dòng)裝置原理圖。

　　在定位點(diǎn)范圍時(shí)，根據(jù)反饋傳感器3的信號(hào)（參看圖1）利用逆壓實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度下降。最小的穩(wěn)定速度，即“爬行”速度，是**工作速度的5～10%。用制動(dòng)裝置2直接使馬達(dá)保持在定位點(diǎn)上。西德的PAT公司研制的、具有點(diǎn)位控制的氣動(dòng)傳動(dòng)裝置，用圓盤式電磁制動(dòng)器保證速度降低到爬行速度。對(duì)于具有點(diǎn)位控制的一個(gè)自由度的液壓和氣動(dòng)機(jī)器人機(jī)械手的價(jià)格進(jìn)行，就可得出結(jié)論。氣動(dòng)的比液壓的幾乎便宜兩倍。

　　不論是具有循環(huán)式的還是具有點(diǎn)位式的控制裝置，機(jī)器人的氣動(dòng)系統(tǒng)均包括有氣動(dòng)執(zhí)行馬達(dá)、配流器、調(diào)節(jié)器和能源。

　　設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)器人的原始數(shù)據(jù)是執(zhí)行馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)間（或Vm米/秒）、阻力（或負(fù)載）、啟動(dòng)和制動(dòng)加速度值。所求的參數(shù)是氣缸直徑，管道的過(guò)流斷面和安放在氣缸工作腔與主氣路或大氣相通的管路上的裝置的過(guò)流斷面。

　　在氣動(dòng)馬達(dá)中**的困難是確定氣缸中密封裝置（活塞桿和活塞）的摩擦力。對(duì)于直徑為50毫米的氣缸，若留有某些保險(xiǎn)系數(shù)，摩擦力可取為0.25ΡΩ。此處Р是氣源壓力，Ω是活塞面積。假若機(jī)器人機(jī)械手傳動(dòng)裝置的活塞和活塞桿重量不超過(guò)10～20公斤，則運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量所引起的計(jì)算結(jié)果的誤差不會(huì)太大。根據(jù)要有足夠運(yùn)動(dòng)力克服阻力這一條件，可算出一些Ω值。任意取一個(gè)Ω值，使它大于計(jì)算的Ω值中的最小值。用選擇氣動(dòng)馬達(dá)輸入、輸出端有效過(guò)流橫斷面的方法，能夠保證活塞具有給定的運(yùn)動(dòng)速度。

　　動(dòng)態(tài)計(jì)算使得每個(gè)自由度選擇出的參數(shù)更加精確。動(dòng)態(tài)計(jì)算也包括確定工作循環(huán)時(shí)間和確定過(guò)渡過(guò)程特性。計(jì)算時(shí)首先要研究準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)，其中包括配流器吸合時(shí)間，增高壓力后壓力波傳播時(shí)間以及當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)時(shí)，氣體充滿動(dòng)力氣缸工作腔所需的時(shí)間。在活塞不動(dòng)時(shí)，用被壓縮的氣體填充動(dòng)力氣缸的工作腔，一直要充到這個(gè)腔內(nèi)壓力值達(dá)到P=F/Ω為止，其中F是總負(fù)載，活塞開(kāi)始移動(dòng)。