3.predavanje_2010

ROBOTIKA

3. PREDAVANJE

Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu

Split, 02. studenog 2010.

POGONSKI UREAJIROBOTA

FUNKCIONALNE CJELINE ROBOTA

Mehanika konstrukcijaPogonski ureajiSenzoriRaunalo s upravljakim programomUlazno suelje: senzori raunaloIzlazno suelje: raunalo pogonski ureajiNapajanje

POGONSKI UREAJI ROBOTA

Pogonski ureaji omoguuju gibanje pokretnim dijelovima mehanike konstrukcijeU robotici pogonski ureaju proizvode mehaniku energiju u obliku vrtnje pogonskog vratila ili pravocrtnim gibanjem radnoga klipaTri vrste pogonskih ureaja u robotici:Elektrini pogonHidrauliki pogonPneumatski pogon

ELEKTRINI POGON - ELEKROMOTORI

Najei pogonski ureaji u roboticiKoriste se u podruju niskih i srednjih snaga (za terete od 1 100 kg)Vrste elektromotora:Istosmjerni elektromotoriKorani elektromotoriIzmjenini elektromotoriPrednosti: dostupnost el. energije, jednostavni prikljuci, tono i pouzdano upravljanje, niska razina buke

ISTOSMJERNI ELEKTROMOTORI (I)DC MOTORI

Stvaraju mehaniku energiju interakcijom magnetskog polja nastalog djelovanjem permanentnog magneta i magnetskog polja nastalog protjecanjem struje kroz vodi

ISTOSMJERNI ELEKTROMOTORI (II)DC MOTORI

Mehanika energija se manifestira u obliku vrtnje rotora motoraUkupni moment koji izaziva okretanje rotora proporcionalan je struji koja protjee kroz motor

ISTOSMJERNI ELEKTROMOTORI (II)DC MOTORI

Velika brzina okretanja (5.000 15.000 o/min), mali okretni momentKoritenjem mehanikog reduktora smanjuje se broj okretaja, a poveava okretni moment

ISTOSMJERNI ELEKTROMOTORI (III)DC MOTORI

Prednosti DC motora:Promjenom smjera el. struje jednostavno se mijenja smjer vrtnje rotoraPromjenom napona, mijenja se brzina vrtnjeBaterija kao izvor napajanja vea pokretljivost i samostalnost2 tipa DC motora:Brushed DC motori (s etkicama)Brushless DC motori (bez etkica)

BRUSHED DC MOTORS ETKICAMA

Stator je permanentni magnetRotor je izveden iz vie zavojnica, koje su napajane pomou komutatora s etkicamaPrimjena: mali i jeftini ureaji poput igraaka, alata male snagePrednosti: jeftin, lako upravljanjeMane: koritenje etkicaelektrini um, iskrenje

BRUSHLESS DC MOTOR (I)BEZ ETKICA

Rotor je permanentni magnetStator je izveden iz vie zavojnica, ija se kontrola napajanja vri pomou elektronikog kontrolera koji odreuje koja se zavojnica magnetizira kako bi dolo do vrtnjeZahtjeva povratnu vezu s informacijom o poziciji rotora (hallov senzor, optiki senzor)

BRUSHLESS DC MOTOR (II)BEZ ETKICA

Primjena: ventilatori u raunali, CD/DVD playeri, elektrini automobiliPrednosti: visoka iskoristivost, dugi vijek trajanja,nije potrebno odravanje, velika brzina rada,nema iskrenja kao kod motora s etkicamaMane: skuplji nego motori s etkicama, sloeno upravljanje

KORANI MOTORI (I)

Korani motor pretvara diskretni elektrini signal u kutni pomak ukupni kutni pomak ovisi o broju zadanih koraka i kutu pojedinanog zakretanpr. ako kutni korak iznosi 7.5, trebamo izvriti 8 koraka kako bismo zakrenili pogonsku osovinu za 60Prijenos vrtnje obavlja se bez dodatnih mehanikih prijenosa

KORANI MOTORI (II)

Primjena: CNC strojevi, printeri, skeneri, edukacijski robotiPrednosti: PreciznostJednostavna kontrola poloajaOdrava moment pri nultoj brziniNema etkicaMane: Sloena upravljaka elektronikaPri krajnjim brzinama rada moe doi do problema s upravljanjem

KORANI MOTORI (III)

Izvedbe zavojnica - naini magnetiziranja:Bipolarno UnipolarnoNajei naini upravljanja:Polukoraci (half step)Puni koraci (full step)

KORANI MOTORI (IV)UNIPOLARNA IZVEDBA

Sadri dvije zavojnice, s centralnim izvodomCentralni izvod spojen na + napajanja, a ostali krajevi spojeni na upravljaku elektroniku, koja ih prema logici upravljanja spaja na - napajanja

KORANI MOTORI (V)BIPOLARNA IZVEDBA

Sadri dvije zavojnice, bez centralnog izvodaMagnetiziranje se vri preko H-mosta da bi omoguilo magnetiziranje u oba smjera

KORANI MOTORI (VI)

Upravljanje polukoracima half step control

KORANI MOTORI (VII)

Upravljanje punim koracima full step control

IZMJENINI MOTORI

Koriste izmjeninu struju AC currentDjelimo ih na:Sinkrone motoreAsinkrone motore

IZMJENINI MOTORISINKRONI MOTOR

Koristi viefaznu izmjeninu struju za stvaranje rotirajueg magnetskog polja na statoruKoristi frekvencijske pretvarae za regulaciju brzineFrekvencija izmjenine struje ~ brzini vrtnjeRotor je magnetiziran DC strujom preko etkica, te se rotira u fazi s magnetnim poljem statora

IZMJENINI MOTORISINKRONI MOTOR

Prednosti sinkronih motora:Brzina ostane nepromijenjena prilikom poveanja tereta (poveanjem struje armature rotora)Brzina se precizno regulira i bez povratne vezeZadravaju svoju poziciju (koe) ako se DC strujom magnetizira i rotor i statorPovoljna energetska efikasnost pri svim brzinama

IZMJENINI MOTORISINKRONI MOTOR

Primjer sinkronog motoraPogon Hondinog elektroautomobila

IZMJENINI MOTORIASINKRONI (INDUKCIJSKI) MOTOR

Koristi viefaznu AC struju (najee trofaznu) za stvaranje rotirajueg magnetskog polja na statoruRotirajue magnetsko polje statora inducira magnetsko polje na rotoru, koji pokuava slijediti promjenu polja na statoru zaostajanje u fazi

IZMJENINI MOTORIASINKRONI (INDUKCIJSKI) MOTOR

Primjer asinkronog motora

HIDRAULIKI POGON

Koriste se u podruju velikih snaga (za terete tee od 100 kg)Prednosti:Velika snagaStabilnost brzinePozicioniranje bez mehanikih prijenosaAktuatori manjih dimenzijaMane:Manja fleksibilnostSloena konstrukcijaMogunost istjecanja ulja

HIDRAULIKI POGON

Primjer hidraulikog servomotora qul ulazni tok, p tlak ulja, xu ulazni pomak, xi izlazni pomak

K faktor proporcionalnosti, A radna povrina klipa, V volumen, M masa tereta, D konstanta trenja, S konstanta opruge

PNEUMATSKI POGON

Koriste se u podruju malih snaga (za terete teine do 15 kg)Prednosti:Velika brzina pozicioniranjaPozicioniranje bez mehanikih prijenosaRelativno jednostavna konstrukcijaMane:Problem stlaivosti zrakaMala tonost pozicioniranjaVelika bukaPrikladni su za izradu aktuatora za uzimanje i odlaganje predmeta (vakuumske prihvatnice)

*************************