移动起重机械范文（精选9篇）
移动起重机械 第1篇
关键词：移动机械手,路径规划,运动控制
前言
移动机械手由一个移动平台和安装在其上的一个或若干个机械手组成。对于单独的移动机器人, 只有移动功能;而单独的机械手, 只有操作功能, 且其工作空间有限;移动机械手取长补短, 同时具有移动功能和操作功能, 而且有巨大的工作空间和高度的运动冗余性, 可以有效地对机械手末端操作器定位, 并进行有效操作。由于理论研究和工程实际的需要, 对移动机械手系统控制的研究尤为必要。
对移动机械手的控制研究主要分为两大类:一类是机械手与移动平台的路径规划;另一类是机械手与移动平台的运动控制。对于给定的工作任务, 首先, 需要规划机械手与移动平台的路径, 保证机械手与移动平台只是在一定的合法区域内以一定的合法路径工作;其次, 就是要对机械手与移动平台的运动进行协调控制。移动机械手涉及机械手与移动平台两个子系统, 需要考虑运动学和动力学等问题, 因此, 如何协调控制至关重要。
1 移动机械手的路径规划
路径规划在移动机械手运动控制中具有非常重要的地位, 其直接影响着控制的准确性和灵活性。为使移动机械手能够快速、平稳、有效的到达指定位置, 同时在保证整个移动机械手系统的稳定性和可靠性的前提下, 需要按照一定的评价标准对其进行路径规划, 避免移动机械手位置、速度、加速度发生突变等不良现象。由于移动机械手具有高度的运动冗余性, 对于给定的任务, 既可以通过机械手或移动平台独立运动实现, 也可使二者同时运动实现。此外, 机械手与移动平台具有不同的动力学特性, 导致移动机械手具有复杂的运动模型, 而且存在强动力学耦合, 有的移动平台还受非完整约束。这些都使移动机械手的路径规划问题备受关注, 下面介绍现有的路径规划方法。
移动机械手路径规划的重点是协调移动平台和机械手。参考文献[1]建立了全方位移动机械手广义的运动学模型, 以Visual C++作为编程语言调用Open GL来建立路径规划的仿真平台, 对路径规划进行了三维仿真, 使研究者对移动机械手的运动方式有一个感性的认识, 并且可以检验路径规划策略的正确性及合理性, 对移动机械手的研究具有指导性意义;参考文献[2]提出一种分级协调路径规划法以及一种动态加权优化策略, 对移动机械手的路径进行离线规划, 在避障的前提下, 保证了移动机械手性能指标最优, 但计算时间较长, 只适用于已知的静态情况;参考文献[3]则针对动态情况提出一种动态规划方法, 该方法包含预处理和动态规划两个阶段, 能够有效的躲避静态和动态障碍物, 并且完成任务;张大朋[4]设计了HEBUT-II型移动机械手视觉系统, 采用人工神经网络技术对路标进行识别, 实现对路径的实时在线规划;参考文献[5]则提出了一种基于C空间分解———路标法的路径规划算法, 将整个C空间分解成两组低维子空间, 分别基于子空间建立路标图, 从而完成整个C空间内路标图的建立, 将路标图的搜索维数由六维转化为了三维, 降低了路标图的搜索空间, 同时采用自适应变步长法来选取路标节点, 根据前两时刻机械手各关节距障碍物距离的变化情况来决定下一路标点的选择, 也实现了实时在线规划;参考文献[6]提出一种将快速搜索随机树法与雅可比转秩控制算法相结合的混合算法, 也利用了距目标点工作空间的距离来调整位姿, 并选择性的作为树的扩充节点, 避免了对逆运动学进行求解, 利用雅可比转秩控制算法计算出最优扩充方向, 采用二分梯度下降扩充方法来对末端工具的速度加以限制, 避免关节速度发生突变;参考文献[7]在可操作度学说基础上, 运用壁障矩阵来衡量机械手中间关节在执行末端轨迹任务时的形状变化能力和避障能力, 并采用避障操作构型指数, 为移动机械手壁障轨迹规划提供了一种途径;参考文献[8]提出了基于贝叶斯决策的元胞自动机局部路径规划方法, 将元胞蚁群系统得出的状态先检验概率数据, 再以贝叶斯决策论求取最小条件风险, 用于最优路径识别, 并运用“超级风险”, 对局部环境变化的适应性强, 可以处理一类环境改变后的局部路径规划。
另外, 遗传算法在路径规划中有许多优点:具有自学性;不需要确定的转换规则, 而是概率转换的规则;鲁棒性强;并行性高, 可同时搜索很多点, 可以提高求得全局最优解的概率;参考文献[9]利用遗传算法对移动机械手进行了路径规划, 包括两点规划和多点规划;而董芃梅[10]采用化路径协调规划为优化问题的方法, 先提出合理的优化准则函数, 再采用遗传算法来解决移动机械手规划的优化问题。
2 移动机械手的运动控制
关于移动机械手的运动控制问题, 文章从以下三个方面进行阐述:子系统与整体;未知的动力学耦合与外界干扰;基于互联网的运动控制。
2.1 子系统与整体
早期对移动机械手的运动控制是将其视为机械手与移动平台两个子系统来实现, 没有考虑完整的动力学模型, 而移动机械手具有复杂的非线性动力学特征, 研究整个系统更具有实际意义。刘兵[11]建立了机械手和移动平台的子运动模型, 并通过建立移动机械手的动力学模型确立质量、力与加速度以及惯量、力矩与角加速度之间的关系, 根据机械手末端执行器和移动平台的运动情况完成相应关节力矩的计算, 使它们能以期望的加速度和速度运动, 具有良好的位置精度;参考文献[12]基于用旋量理论建立了非完整移动机械手的动力学模型, 设计了移动平台子系统的运动控制器;唐智[13]采用“嵌入式系统+现场总线+下位单片机”这种分布式控制系统结构, 开发了基于嵌入式和总线技术的智能移动机械手控制系统, 采用多主式和主从式相结合的控制, 其智能控制层通过安装在移动机械手上各个关节的总线节点实现对移动机械手的自动化控制, 各总线节点对输入信号进行处理, 利用程序对输出执行机构进行控制, 具有高时效性, 高控制精度的优点。但其采用移动平台与机械手分开控制, 实际控制较为繁杂;蒋文萍[14]给出了统一的移动机械手整体动力学建模方法;参考文献[15]将机械手与移动平台视为一个整体, 研究了移动机械手的模糊PID控制方法, 通过拉格朗日方程建立移动机械手系统的动力学模型, 基于动力学模型进行模糊决策, 建立了机械手系统的模糊PID控制模型, 但只适用于低速下误差较大的情况。
2.2 未知的动力学耦合与外界干扰
移动机械手具有时变, 强耦合的非线性动力学特征, 有的移动平台还受非完整约束;复杂多变的环境;这些都是实现移动机械手精确有效的运动控制需要考虑的问题。刘兵[11]利用神经网络在学习、容错等方面的特点设计了移动机械手控制器, 采用基于神经网络的分层递阶智能控制策略, 利用神经网络技术分别对机械手与移动平台两部分的协调运动进行解耦和补偿, 实现了移动机械手在复杂动态环境下的协调运动。参考文献[16]提出了一种鲁棒轨迹跟踪控制系统, 它能很好的克服模型误差、外部干扰等未知因素, 具有较好的动、静态性能和很强的鲁棒性。冯冬青[17]对于摩擦力、外界干扰及参数不确定的非完整机械手控制问题, 通过分别建立机械手、移动平台、移动机械手的Lyapunov函数, 提出了一种由完整机械手与非完整移动平台组成的移动机械手鲁棒跟踪控制算法, 此控制方法能使系统渐进跟踪给定信号, 提高了移动机械手的控制性能。参考文献[18]利用神经网络的无穷逼近能力, 设计了估计器, 对系统结构不确定性进行在线辨识, 提出了一种不依赖于神经网络先验知识的鲁棒轨迹跟踪控制策略, 有效阻止了非模型有界干扰的影响, 实现了对全方位移动机械手系统机械手与移动平台的协调控制。参考文献[19]基于RBF神经网络开发了分层智能控制器, 控制结构上仿造人的行为方式, 也利用神经网络来辨识和补偿机械手与移动平台之间存在的未知动力学耦合与外界干扰, 实现了移动机械手系统部分或完全自主控制。蒋文萍[14]针对移动机械手的非线性特点, 提出了T-S模糊控制算法, 将复杂的非线性强耦合系统转化为若干线性问题的组合, 利用线性矩阵不等式方法为该系统设计了状态反馈控制器, 该控制器具有良好的控制效果和稳定性。参考文献[20]则综合考虑移动机械手的非线性和强耦合特点, 设计了PD反馈控制器。参考文献[12]应用非线性反步控制技术和模糊逻辑系统的通用逼近性, 基于Lyapunov稳定性理论设计了不确定非完整移动机械手的动力学鲁棒模糊控制器, 在一定的假设条件下, 控制器不依赖于非完整移动机械手的动力学模型, 放松了对斜对称的要求, 且控制器对参数和外界扰动等不确定性因素具有较强了鲁棒性和自适应性。
2.3 基于互联网的运动控制
在互联网时代里, 互联网使信息交换有很多优点:不受空间限制;交换具有时域性、互动性;使用成本低;信息交换能以多种形式存在;信息储量大、高效、快。基于互联网的移动机械手具有广泛的应用前景。文章从定位导航、目标跟踪与远程控制三个方面介绍基于互联网的移动机械手运动控制。
2.3.1 定位导航
赵君鑫[21]首先针对移动机械手的定位导航, 基于模糊控制以及多传感器融合技术, 提出移动机械手的路径跟踪和混合定位的方案, 利用颜色传感器配合模糊控制器实现了移动机械手的路径跟踪, GPS以及条形码传感器的混合使用实现了移动机械手在不同工作环境下的定位;其次, 针对移动机械手的遥操作, 以WLAN网络技术为基础, 构建了一个以HEBUT2型移动机械手为被控单元、TCP/IP为传输/控制协议、Client/Server (客户机/服务器) 体系结构为网络通讯平台的机械人遥操作系统, 利用WINSOCK控件实现Client服务器与Server服务器之间的数据通讯, 实现了双向、可靠的数据传输。参考文献[22]为提高全方位移动机械手 (ODMM) 导航的效率与精度, 提出了基于超声波绝对定位的导航策略, 策略包括绝对定位的奔向目标与避障行为, 该策略可以实时精确定位, 实时调整ODMM的方向与速度;同时, 采用单冗信息融合 (FSRI) 法来提高超声波的绝对定位精度, 并将基于FSRI法的绝对定位应用到ODMM导航上, 大大提高了ODMM的导航效率与精度。参考文献[23]则利用双目泛倾斜变焦摄像机, 实现了移动机械手系统的视觉伺服协调操作, 提出了色调、饱和度、亮度颜色模型空间下图像分割的改进算法, 通过阀值更新和外接矩形改善分割结果, 提高检测算法对环境的适应性, 计算目标物体的空间坐标, 实现其定位测量。
2.3.2 目标跟踪
李建国[24]针对往复式移动机械手, 设计了气动回路及PLC控制系统的硬件电路, 分析了利用旋转编码器进行精确位置控制的原理并设计了部分主要程序, 确定目标运动的方向, 算法简单实用可行, 利于实现对运动目标的快速跟踪处理。
2.3.3 远程控制
张传垒[25]对基于互联网的移动机械手远程控制系统进行了深入研究, 建立了基于浏览器的多层分布式轮式移动机械手远程控制系统实验平台, 实现了基于浏览器的运动控制和多传感器的数据接收, 并采用Java Applet、JSP和Java Bean技术, 通过合理设计服务器端控制网页和Java程序, 实现了移动机械手状态的图像监控、直接行为的控制、移动机械手传感器参数的获取以及网络延时的监控。宋振清[26]研究了基于Web Services的移动机械手网络控制系统, 以互联网为应用环境, 采用B/S结构, 设计了基于.NET的客户层、网络服务层和后端管理系统层的三层架构, 结合SQL Service数据库技术, 也开发了一个基于浏览器的移动机械手远程控制系统实验平台。参考文献[27]采用基于XML的Web Services技术, 实现了基于Web Services移动机械手遥操作控制系统, 使整个应用程序开发技术从以操作系统为中心的应用程序组织模式扩展到以网络为中心的组织模式, 在视野上从本地扩展到了全球, 并且简化了工业自动化的体系结构, 增强了网络控制的功能和效率, 提高了远程控制的整体性与稳定性, 真正实现了自动化系统的网络化、智能化、数字化。参考文献[28]针对移动机械手控制方式复杂、环境周围信息获取能力不足的缺点, 采用OTG接口连接摇杆手柄的Android手机和无线视频传输方案, 实现对移动机械手的可视化实时控制, 以OMAP4430开发板和Android手机为核心, 通过响应摇杆水平、竖直方向的移动和手柄按键来控制机械手运动, 同时借助USB摄像头拍摄720P视频, 经H264编码后用无线网卡发送到Android手机, 解码后显示在控制界面上, 与人际交互友好、控制简单、多核间负载平衡、无线视频服务实时性强。
3 结束语
近年来, 移动机械手的控制研究在理论与实际中取得了一定的成果。随着科技的发展, 移动机械手将广泛应用于各个领域。控制简单, 操作灵活方便将是其未来研究的重点和发展方向。
移动起重机械 第2篇
新华区作为我市中心区、老城区，辖区建筑工地、市政工程等施工工地众多，以施工工程机械和大型柴油机组为代表的非道路移动机械普遍存在保养维护差、燃油质量差等问题。随着环境污染防治攻坚战的持续深入开展，非道路移动机械排气污染对空气质量的影响日益严重，为彻底扭转这一短板，我们在市环保局的大力支持下，深入细致的开展了非道路移动机械污染治理工作，取得了一定成绩。
一、制定方案，广泛宣传
依据市相关方案结合我区实际，下发了《关于立即建立非道路移动机械排放情况台账并加强执法检查工作的通知》（平新环攻坚办„2018‟32号）、制定了《新华区非道路移动机械污染集中整治工作方案》（平新环攻坚办„2018‟52号），明确环保、交通、住建、农林水利等部门工作任务。广泛开展宣传引导，在各施工现场张贴《平顶山市人民政府关于划定禁止使用高排放非道路移动机械区域的通告》，利用每周建筑和市政道路企业负责人例会传达市区两级政府对该项工作的整治要求，宣传非道路移动机械对城市环境空气质量造成的影响和危害。
二、梳理排查，建立台账 住建、环保、交通、农林水利、农机等部门按照各自监管范围，认真梳理排查，共排查出225台非道路移动机械（其中工地机械35台、190台农用机械），13家施工单位填写了《非道路移动机械登记表》，20家施工单位签订了承诺书。建立了全区非道路移动机械排放情况清单台账和检查记录台账，对全区非道路移动机械实施动态监管。
三、厘清责任，强力推进
由于此项工作是环境污染攻坚涉及的新内容，各责任单位前期基本都未开展过，为了有效推进，组织了住建、环保、交通、农林水利、农机等部门分管负责人参加的联合检查行动。考虑到各施工单位虽然了解相关规定但对落实措施还很陌生，因此这次联合检查更注重宣传效果，每到一个工地我们都认真讲解相关文件通知内容，并对建立“一车一档”应准备的资料详细讲解给施工负责人，让他们明白非道路移动机械排气污染对大气环境的危害。
履带式移动机器人底盘机械结构设计 第3篇
关键词：履带式移动机器人；结构设计；翻越
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01
移动机器人越来越广泛的被应用在社会的各个方面，但其仍然存在着体积庞大、承载能力比较差、对环境的适应力弱等缺点，在其实际应用中会大大影响使用的范围，而且直接影响测量结果等等。因此，研究设计一种自主装卸运输的粉状物料机器人尤为重要。
一、履带式移动机器人底盘机械结构设计总体方案确定
（一）履带式移动机器人底盘设计指标。为了实现在复杂环境下作业，履带式移动机器人涉及得满足以下指标：
移动速度：0.01-0.5m/s 电源：电池供电 负重：≥20kg
（二）履带式移动机器人运动机构的比较。1.坦克履带式机械机构。一般来说，大家认为前导轮中心线与水平面的高度也就是翻越障碍物的最大高度值，这就够需要左右两套电机驱动，机械结构较为简单，但其翻越障碍能力决定于前导轮中心线的高度，但是，假如想要机器人翻越更高的目标障碍，则需要增加水平面到前导轮的高度，因此整个机器的整体高度就会变得很大，不利于穿过诸如管道等类似的狭小的区域。一般的中型机器人采用这种结构，如防暴，消防和救援机器人等。2.前轮带摆臂机械机构。前摆臂驱动轮与履带的主驱动轮有重叠结构，并且摆臂关节与水平面的夹角可以调整，因此可以在不增加机械整体高度的前提下提升爬升高度，只要提高前导轮的高度，使之具备相同的越障能力。这种结构既的驱动方式可以采用两个电机分别进行控制，也可以采用一个电机通过传动结构来带动整体车身进行行走。
二、机械部分主要构件设计计算
（一）电机的类型及参数核算。机器人的驱动方式大致分为三类：电机、液压和气动驱动。根据计算机器人在平地运动式的伺服电机的最大负载力矩为0.099Nm，电机最大转速为4180r/min，电机所需的功率p=70W。机器人在30度斜坡上运动时，电机所受的最大负载力矩为0.16-0.19（由于摩擦系数不同），电机所需的功率在113w-134w之间。
（二）同步带的设计。同步带主要有梯形和圆形同步带两种，此次机器人设计采用梯形双面齿同步带，我在此设计基础上设计了两种同步带，一种是安装在前摆臂上的同步带，另一种是安装在前后驱动轮上的同步带。
由1.2的计算结果得到的点击的最大功率为P=134w，电机的额定转速为4920r/min；减速比为60：1，通过减速箱，最终得到的实际输出转速为70.3r/min，也就是主动轮的转速。考虑到设计箱体的尺寸等因素，同步带的中心距为520mm，主动轮节圆直径为DP=160mm，DP1=80mm，查阅机械设计手册知，选定H型梯形齿同步带，代号为DA 850 H200 GB/T96标准节距为Pb=12.7mm，带宽51mm（有挡圈），摆臂履带代号为DA850H050 GB/T96，标准节为Pb=10.8，带宽为36mm（有挡圈），根据以上已知量，可以得出其他的设计量，结果如下：
主行走带带齿轮数： Z1=Z2= =40
主行走带齿轮啮合齿数：ZM= =18
主行走带的带速： V= =0.48m/s
作用在轴上的载荷： FZ= =140N
（三）主动轴的可靠性分析。在本次履帶式机器人设计中，主动轴和从动轴是最为重要的零部件。对于履带式机器人主动轴的可靠性分析，首先得从主动轴的危险截面开始验证，并计算所受到的合成弯矩值，以此来确定轴的直径和材料。当摆臂的摆臂角度变化时会影响弯矩值，设α为摆臂轮轴轴线与水平方向的夹角，则α范围在[0°，30°]之间（不考虑α为负值情况），摆角的变化就会使轴向弯矩变化，进而影响总弯矩。根据计算结果设计满足条件的主动轴，在危险截面处直径取d=13mm。
（四）机器人底盘的质心位置。在整个履带式移动机器人结构的设计过程中，特别是在履带式机器人翻越障碍时，整个机构的质心位置是一个很重要的因素。因此，要先计算出机器人底盘的质心位置。对于一个不规则的刚性机构的重心位置求解方法主要是采用分割法将刚性机构分割成一个个部分，然后分别求出这些各个小部分的重心位置，以及重力的作用情况，然后再通过合力矩定理，就能将重心的位置求出。
（五）直齿轮校核。箱体内的齿轮可以选择相同的齿轮，现根据齿轮齿条的计算选择齿轮大小。参见《机械设计（第八版）》。设传动比u=1.5。根据计算在传动比1.5的齿轮传动下，在转速不变的情况下，可以增加电机的扭矩，增加传递到轮子上的力。
三、轴承的选择
深沟球轴承的内外圈滚道一般都呈圆弧状深沟，沟道半径一般都略大于球半径。主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。与尺寸相同的其他类型轴承比较，深沟球轴承存在摩擦系数小，振动与噪声也比较较低等优点，是用户选型时首选的轴承类型。但是，该类深沟球轴承不耐冲击，所以不太适应承受较重载荷。广泛应用于电机、化工、农业机械、纺织机械等诸多工业领域。
四、其他零件的选择与设计
（一）侧面板的设计。在本次设计中要用到一些非标准件，主要是进行主要是进行安装于定位用。侧面板主要是将主动轴进行定位，将电机进行安装固定装，根据实际主动轴的距离为520mm，故将侧面板的尺寸为700*187*16mm，在板上打孔进行安装零件。
（二）轴承基座。轴承基座主要是用来将电机固定，不能使其在空中悬着，基座的壁厚可以不用太厚，在6mm左右就可以，利用电机减速器上的螺丝孔来将其固定，尺寸在80*57的L型铁板。
参考文献：
[1]罗均，谢少荣，翟宇毅.特种机器人[M].北京：化学工业出版社，2006.
浅析移动式起重机的安全保护装置 第4篇
1. 卷扬保护系统
卷扬保护系统包括:提升限位开关、过放限位开关、双钩作业平衡器和卷扬机作业监控装置等。
(1)提升限位开关
提升限位开关也称防过卷保护开关,其作用是当吊钩提升至限定位置后将卷扬机卷扬动作停止,以防止因其继续提升而造成钢丝绳被拉断和重物坠落事故。该开关安装在吊臂顶端滑轮下部,其下面悬挂的环形重锤套在钢丝绳上,当吊钩向上提升至环形重锤时,该重锤被吊钩托起。重锤被托起后,提升限位开关接通,起重机发出警报信号,卷扬动作停止。
(2)过放限位开关
过放限位开关也称三圈保护器,其作用是当卷扬机的卷筒释放钢丝绳将近放完时,使卷筒上保留3圈钢丝绳,以避免其全部放出而使其末端从卷筒上松脱。过放限位开关安装在卷扬机的卷筒轴上,当卷筒上仅剩三圈钢丝绳时报警,并停止释放动作。
(3)双钩作业平衡器
双钩作业平衡器多用于超大型起重机,其作用是当起重机利用主卷扬机和副卷扬机进行双钩吊装作业时(双吊钩同时吊1件重物便于起吊过程中调整重物姿态),分别控制2台卷扬机转速,以保证重物的平稳上升。如果主吊钩滑轮组的倍率与副钩滑轮组倍率不同,双钩作业平衡器可使主卷扬机转速与副卷扬机以设定速比提升,以保证2个吊钩提升速度相同。
(4)卷扬机作业监控装置
传感器将所检测的卷扬机转速、钢丝绳拉出的长度信号传输到控制电脑中,经过电脑处理后显示在显示屏上,以便驾驶员对卷扬机的工作状况进行实时监控。现代起重机的卷扬机处还安装有摄像头,能将卷扬机工作的图像传输到显示器上,以便及早发现卷扬机诸如乱绳、夹绳或跳绳等异常状况。
2. 力矩限制器
力矩限制器的作用是判断起重机作业时的稳定性,防止起重机倾覆。力矩限制器通过吊臂伸出长度传感器、吊臂角度传感器和起吊质量传感器,对吊臂伸出长度、吊臂角度、载荷大小、回转位置进行检测。之后将这些检测数据输入控制系统,与电脑储存的起重能力数据进行比较,以对吊装作业稳定性进行判断。这些检测数据和判断结果显示在显示器上,可以提示起重机驾驶员。当有倾覆危险时,其通过蜂鸣器进行报警,同时停止相关动作。
(1)吊臂伸出长度传感器
起重机吊臂伸出长度传感器由绕线器、拉线和多圈电位计等组成。拉线的一端绕在绕线器内,另一端固定在吊臂的头部。绕线器与多圈电位计同轴安装,吊臂伸出时将拉线从绕线器内拉出,同时带动电位计转动,以使电位计的电阻值发生变化。力矩限制器的控制系统通过对该电阻值的测量,得到吊臂伸出长度的模拟信号。该传感器的拉线同时也是一根导线,用以传递提升限位开关的信号。
采用单缸插销伸缩机构的起重机,其每节吊臂只能按固定长度伸出,伸缩和插销的过程完全由电脑控制。电脑在伸缩过程中记录下相关吊臂伸出长度数据,并将各节吊臂的数据叠加,计算出精确的吊臂伸出总长度值。
(2)吊臂角度传感器
吊臂角度传感器安装在吊臂上,其主要由角度电位计、重锤和壳体等组成。角度电位计与重锤同轴安装,且可绕该轴同步旋转。重锤受地心引力作用,其产生的重力始终垂向地面。当吊臂扬起某一角度时,在重锤作用下,角度电位计触点与滑环间电压随之产生变化。控制系统对该电压值自动进行测量和计算,得到并输出吊臂角度信号。角度传感器壳体内充装适量的硅油,重锤浸没在硅油中,可对电位计滑环的转动产生阻尼作用,以使其输出的角度信号趋于稳定。
(3)起吊质量传感器
采用传统力矩限制器测量起吊质量时,通过钢丝绳拉力传感器测量单根钢丝绳的拉力,再由人工向控制系统中输入滑轮倍率值,这样即可计算出所起吊质量。
现代力矩限制器则在起重机变幅缸有杆腔和无杆腔的油管上,分别安装起吊质量传感器(即压力传感器),用以测量变幅缸2个油腔的压力值。控制系统通过对该压力值进行分析,即可计算出变幅缸所承受的压力。该压力为起吊质量与吊臂自身质量共同作用力,较传统单纯测量起吊质量准确得多。
(4)回转位置开关
移动式起重机在进行起重作业时,其前端起吊质量较后端小,因此力矩限制器要反映出回转的位置,以便提供起重能力数据。传统的回转位置检测比较简单,即在回转盘前端安装回转位置开关,由该开关的通断来传输上车回转到前方区域的信号。现代起重机在回转齿圈上设置了回转齿数计数器,可以测量出上车回转的精确位置。
(5)控制系统
控制系统为1台微型计算机,包括输入设备、储存器、运算器、输出设备和操作系统等。其工作原理如下:输入设备用于将吊臂伸出长度、吊臂角度和起重载荷等传感器输出的模拟信号转换为计算机的数字信号;储存器用于预先将该起重机在不同臂长及吊臂角度的起重能力等信息(起重性能表)储存在电脑中;运算器用于将输入设备的数字信号与储存器内该起重机起重能力信息进行比较,计算出该工作状态下的起重能力;输出设备用于将起重机的工作状态(如吊臂伸出长度、吊臂角度和起吊质量等)显示在显示器上,并在起重作业出现超载时发出信号,使起重机停止作业;操作系统可以查询相关信息,并用于对力矩限制器进行校准。
3. 伸缩机构保护系统
吊臂采用单缸插销伸缩的起重机,其吊臂伸缩必须采用电脑控制。整个伸缩过程按照PLC可编程集成控制器设定的逻辑顺序自动进行伸缩。由于伸出动作环节较多,且直接影响作业安全,因此吊臂的每个伸缩动作都要检测。
(1)伸缩缸伸出位置检测装置
伸缩缸伸出位置必须准确,以保证臂销能够顺利地插入销孔并能将该节吊臂锁定。测量伸缩缸伸出长度,通常采用高精度绕线式电子测量装置进行测量。当其检测到伸缩缸伸出长度数据与控制系统中储存的该节吊臂位置相符时,电子测量装置发出停止信号,伸缩缸停止动作。
(2)插拔销位置感应开关
当插拔销机构接近插拔销位置时,伸缩缸运动速度减慢,以便于对准销孔位置。每节臂的各个插拔销位置的前后都有感应式导电体,插拔销机构上安装有感应开关,当插拔销机构接近感应式导电体时,感应开关发出信号,控制伸缩缸减速。
(3)插拔销确认检测开关
只有臂销完全插入,才可执行缸销的拔出动作,否则臂销和缸销同时拔出将发生危险。因此,除了设置臂销与缸销机械互锁机构外,还要设置臂销与缸销插拔到位的电子检测装置(该检测开关安装在插拔销机构上)。
(4)臂节检测感应开关
单缸插销伸缩机构是逐节臂顺序伸缩,为了使控制系统能够识别每节臂,在每节臂的根部都安装有表示该臂节代码的感应式导电体,在插拔销机构上安装有能够识别该代码的感应开关。当感应开关接近某节臂的根部时,可以通过感应开关对该节臂的导电体信息进行识别。
4. 配重安装监控系统
大吨位起重机的配重可以拆卸,配重的安装由起重机自备的自安装机构完成。为了保证配重安装安全可靠,其安装过程中的每个环节都要进行以下几种检测:
(1)回转定位和锁定装置
安装配重时,应将起重机吊臂转至正后方,这样回转齿数计数器便可准确地检测出回转正后方的位置。回转定位销检测开关则可以检测定位销锁止状况。当以上检测无误后,控制器方可执行配重安装作业。
(2)锁止和就位感应开关
在提升配重之前,配重立柱要与提升缸锁定,以便锁止感应开关检测到提升缸锁止状况。在配重提升到位后,就位感应开关可检测提升缸到位信号。配重安装完毕且各检测显示合格后,起重机的回转动作方可有效操作。
5. 支腿安全保护系统
中小型起重机支腿调平参照安装在机架上的水泡水平仪,其优点是结构简单,缺点是调平精度不高。大型起重机采用电子水平仪自动测平,支腿压力传感器检测支腿受力,由调平控制器自动将起重机调平,以保证每个支腿受力均衡。
(1)支腿压力传感器
每个垂直支腿缸的上腔油路都安装有压力传感器,以检测支腿所承受的支撑力。当某一支腿缸的压力传感器测得的压力过小,说明该支腿有离地的可能,起重机有倾覆的危险。
(2)电子水平仪
电子水平仪对起重机的水平状态进行检测,并将检测结果同时显示在支腿调平控制器和上车的主控制显示器上。起重机作业时允许的最大坡度为±0.5%(有些起重机设定为±0.3%),超过此坡度值时将报警。
(3)调平控制器
现代起重机采用自动调平控制,其控制过程如下:调平控制器将4个垂直支腿全部伸出,电子水平状态仪检测出该状态下起重机的倾斜度;调平控制器根据倾斜度调整相应支腿的伸出量,以使平台保持水平状态;各支腿缸的压力传感器检测该状态下各支腿的支撑力;调平控制器进一步通过支腿的伸缩以调整支撑力,使4个垂直支腿受力均匀。
6. 附属安全保护装置
(1)安全开关
起重机操作室的醒目位置设有安全开关,当发生紧急情况时按下安全开关,可将起重机的总电源切断(即将所有动作停止,各操纵杆或控制按钮均操作无效)使起重机处于安全保护状态。
(2)风速传感器
移动式多功能工程机械维修保障车 第5篇
1.上装结构及厢内设备
多功能维修保障车主要由汽车底盘、上装及厢内设备3部分组成。其中汽车底盘为普通载货汽车二类底盘,在此不予叙述。下面就其上装结构及厢内设备进行简要叙述。
(1)上装结构
该维修保障车上装主要由展翼式厢体、厢体后门、锁止机构和展翼液压装置等组成,如图1所示。
展翼式厢体骨架采用薄壁异型管和薄板压形件,其蒙皮选用优质铝合金彩涂板。展翼式厢体设有完善的密封装置,防雨性能良好。展翼式厢体为侧板整体开启式,侧板与顶板的一半组成L形展翼,以顶板纵向中心为铰接轴,利用厢内设置的展翼缸和展翼液压操控装置,可实现厢体两侧L形展翼像翅膀一样向上旋转展开85°。L形展翼收回后,利用锁止装置便可将其牢固地锁紧。厢体后门为对开式普通厢式车门。
(2)厢内设备
该维修保障车厢内主要设备大都由厢内设置的液压系统进行驱动。除了液压系统外,厢内的主要设备包括发电/电焊机、空压机、压高压水清洗机、砂轮机、备用液压输出接口等。液压系统主要由液压泵、车载式液压油箱总成、油冷器总成、液压阀组以及相关管路组成,如图2所示。液压系统的主要功用是为厢内液压设备提供动力。液压系统从汽车底盘取力器获取动力,以此驱动双联定量泵。P1压力油可根据作业需要分别驱动空压机、砂轮机、高压水泵、翼展液压缸,并可为备用液压输出接口提供液压动力;P2压力油用于单独驱动液压发电/电焊机。发电/电焊机用于焊接的同时,还可为保障车内用电设备提供电力。
1.油箱和空滤2.液温液位计3.空气滤清器4.回油过滤器5.发动机6.联轴器7、8.双联泵9.油冷器10、12、14、15、16、17、18.螺纹插装式电磁阀1 1、13、21.螺纹插装式溢流阀19、20.螺纹插装式节流阀22.备用液压输出接口23.水箱24.水滤芯25.高压水泵26.空压机27.砂轮机28.发电/电焊机29.高压水软管及卷盘机30.清洗喷枪31.展翼缸
发电/电焊机是既能发电又能电焊的两用机。当其作为发电机时,可输出230V/400V交流电,能为照明设备、手电钻、角磨机、汽车维护设备提供电源。当其作为电焊机时,可直接连接焊具,用于电焊作业。
空压机能产生1.2MPa (可调)压缩空气,可用于轮胎充气、驱动气动扳手拆装轮胎等。高压水清洗机包括水泵、200L水箱、清洗喷枪、高压水软管及卷盘机。由水泵输出的高压水可用于清洗机械车辆及对维修部件进行修前清洗等。水泵输出的最大水压可达20MPa,输出的最大水流量可达30 L/min。砂轮机用于打磨修理各种工具、维修件等。
备用液压输出接口是液压系统中预留的液压快速接口,其输出的流量可调,可用于驱动液压千斤顶及其他液压工具。
厢内配备有台式钻床、车床、等离子切割机、台钳、简易液压起重机、角磨机、手电钻、液压千斤顶、气动扳手、干粉灭火器、电缆卷盘、照明灯具等设备,以及游标卡尺等量具。
2.操纵步骤
移动式多功能维修保障车执行维修功能时的操纵步骤如下:
首先,将车辆驻车并将行车离合脱开,使变速器与主传动轴分离。
其次,将变速器挂I挡,并将取力器接合,启动发动机在怠速状态下运转。打开展翼锁止装置,连接展翼液压回路,将两侧L形展翼展开适当角度后,关闭展翼液压回路。
再次,变速器挂Ⅳ挡,启动发动机定速控制装置,待发动机转速达到1500r/min后,启动发电/电焊机、空压机等液压设备进行现场作业。
然后,待维修作业结束后,关闭所有液压设备,再关闭发动机定速控制装置,使发动机恢复到怠速状态。
最后,启动展翼液压回路将两侧L形展翼回收,并使用锁止装置将展翼锁紧。
3.使用效果
该种多功能维修保障车以底盘上的发动机为动力源,通过取力器将动力连接到液压系统。采用先进的液压转换技术驱动各种维修用设备和机具,具有质量小、噪声低、占用空间小、可靠性高、经济性好、通用性高等优点。
移动起重机械 第6篇
关键词：非道路移动机械,防治,对策
近年来, 非道路移动机械 (在我国传统上称为“通机”) 在城市工业、农业领域的应用日益广泛, 如建筑施工工地的推土机、压路机、摊铺机, 农业耕作和养殖中使用的拖拉机、联合收割机等。同时, 重污染天气污染现象也日益明显, 特别是在京津冀地区, 北京市已对污染源进行了解析, 机动车污染被列为“元凶”。随着非道路车辆、机械的发展, 其污染物的排放比机动车污染物的排放更甚, 且由于非道路移动机械具有类型多、应用范围广、保有量大、排放污染浓度高[1]等特点, 且我国对于移动源污染控制主要着眼于机动车和船舶, 尚缺乏法律依据, 因此, 通机污染的防治和减排工作亟待开展, 刻不容缓。
笔者认为, 当前我国非道路移动机械污染防治主要面临以下几个问题:
一是污染物排放量大。就颗粒物排放而言, 通机排放量远高于机动车发动机。近年来, 国家非常注重对机动车尾气排放污染物的检控, 管理要求日益严格, 使用的原料成品油的要求也不断提高。这使得原本不受关注的非道路污染源已经变为重要污染源, 且减排潜力巨大。据美国EPA公布, 2000年道路车辆与非道路动力机械总排放量中:CO约37%来自非道路发动机 (其中62%来自点燃式小型发动机) ;HC约50%来自非道路发动机 (其中40%来自点燃式小型发动机) ;氮氧化物约41%来自非道路发动机;颗粒物66%来自非道路发动机 (其中11%来自点燃式小型发动机) [2]。
二是底数不清。当前, 国内企业购买通机时, 无需到国家管理部门办理任何登记手续, 完全是自主市场交易行为。在后期使用过程中, 对通机零件的维修保养和尾气排放测试也没有强制性要求, 只能靠通机保有者的主观自律和环保意识。一座城市通机的具体种类和数量, 我们不好掌握;维护保养缺乏的不定期化、不规范化, 导致通机对城市大气污染带来的潜在负面影响将无法估测;另外, 由于通机存在流动性强, 使用时间、地点、领域不固定的特点, 也使得地方部门已掌握的统计数据与实际情况差异较大, 没有参考意义。
三是监管标准不全。国家现已出台了通机生产企业生产非道路移动机械用柴油机相关要求, 如《非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物排放限值与测量方法 (中国Ⅰ、Ⅱ阶段) 》及《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法 (中国第三、四阶段) 》, 但目前国家尚未出台在用非道路移动机械排放标准及限值, 执法人员对建筑施工场地等机动车停放地入户抽检时, 虽然可以对污染物排放进行监测, 但执法处罚无据可依。
四是管理不规范。当前, 我国非道路移动机械排放管理还很薄弱, 政府有关部门对施工租赁的通用机械有要求, 但是要求流于形式, 管理实施起来, 操作性和针对性不强, 且通机租赁市场保有者多为个体, 人员复杂、流动性大, 管理基本上流于形式。另外, 通机维护单位更注重机械的安全检查, 有专门的安检制度、人员和仪器, 而尾气排放系统的检测却不作为必检指标;有的维护单位虽然也建有尾气排放检测线, 但检测排放仅仅用于判断机械性能好坏的指标, 并不是作为检测机械合格与否的必要指标。
为加强对非道路移动机械污染防治工作, 笔者建议在以下几个方面开展工作:
一是严守法律门槛, 促进科技创新。及时颁布通机污染治理的法律法规, 研究出台配套的通机污染排放标准。通过法律上设置门槛, 倒逼通机生产企业认真研究排放标准, 淘汰落后产品, 加大新产品研发资金的投入, 注重设计研发技术的创新, 从技术上根本实现通机污染减排, 使得产品性能和排放状况得到全面改善。同时, 有利于促进市场转向开发技术、优质优价的良性循环转, 避免高污染产品重复生产、恶意竞价的发生。
二是抓住排污重点, 逐步摸清底数。在用通机市场呈现基数不清、数字不准等现状。环保部门应通过开展专项研究、调研调查、政府牵头统计等多样化方式, 以监测数据为依托, 选取几种重点排污类型通机作为统计对象, 分类型摸清基数, 研究治理方式、保养重点、工艺改良方向等。逐年扩大通机统计范畴, 分批次、按类型摸清基数, 为政府统筹兼顾制定控制和治理非道路移动机械排放污染措施提供数据支撑。
三是依靠管理手段, 建立制约机制。为了控制和治理通机污染排放, 政府部门应各司其职, 加强对通机生产、销售、租赁市场每个重点涉污环节的监管, 建章立制, 明确通机的强制性维修保养和排放定期检测等要求。如:严格执行国家已出台的与通机相关的排放限值和测量方法;从政府重点工程和大型施工工地的甲方入手, 租赁机械时, 掌握机械排污保养情况, 严格租赁排污达标机械, 挤压非标准排放机械生存空间;严格排污申报制度, 建设方需要租赁通机作业时, 事先必须向有关控污部门申报;由政府牵头成立专门的通机行业协会, 加强行业内部审查, 组织建立第三方通机维护保养、检测机构。同时, 应出台相关的引导性文件, 加强过渡时期对企业及个人的资金扶植, 避免社会对新政策的不利抵触情绪。
参考文献
[1]张琪, 刘宁锴.非道路移动机械污染控制迫在眉睫.科技咨询, 2014, (1) .
移动起重机械 第7篇
关键词：非道路移动机械,污染,控制
非道路移动机械 (non-road mobile machinery) 是指用于非道路上的机械, 即: (1) 自驱动或具有双重功能:既能自驱动又能进行其它功能操作的机械; (2) 不能自驱动, 但被设计成能够从一个地方移动或被移动到另一个地方的机械。例如:工业钻探设备、工程机械 (包括装载机, 推土机, 压路机, 沥青摊铺机, 非公路用卡车, 挖掘机等) 、农业机械 (包括拖拉机、联合收割机等) 、林业机械、材料装卸机械、叉车、雪犁装备、机场地勤设备等。由于非道路移动机械生产类型多、应用范围广、保有量大、污染排放无控制, 其所排放的污染物权重日益加大, 减排地位日益凸显。美国等早期工业发展国家的经验和教训表明, 非道路移动机械排放污染对城市空气质量影响较大, 特别是处于城镇化发展中的城市, 尤为突出。据美国康明斯《非道路排放白皮书》披露, 非道路移动机械每年排放的氮氧化合物 (NOx) 、一氧化碳 (CO) 、碳氢化合物 (HC) 和颗粒物 (PM) 等有害物质的总量几乎相当于美国公路用车辆发动机的年排放总量。一辆挖掘机工作一小时PM排放量就相当于同等规模欧IV卡车63辆的排放总量, 其污染物排放水平远高于黄标车。
1 非道路移动机械污染控制现状
针对非道路移动机械污染严重状况, 2010年12月30日, 环境保护部、国家质量监督检验检疫总局首次发布《非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物排放限值和测量方法 (中国第一、二阶段) 》 (GB26133—2010) , 并于2011年3月1日实施。2014年10月1日正式实施近了《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法 (中国第三、四阶段) 》, 旨在进一步加强对非道路移动机械排放污染的控制和治理。2013年9月份国务院发布的《大气污染防治行动计划》 (国发[2013]37号) 要求:“开展工程机械等非道路移动机械和船舶的污染控制”, 正式将非道路移动机械的污染控制提上了政府部门的议事日程。
2 非道路移动机械污染控制难点
长期以来, 由于非道路移动机械污染排放无人关注, 目前我国在非道路移动机械污染排放的管理上还是一片空白, 主要存在以下4方面的问题:
(1) 有标准缺监管。《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法 (中国第三、四阶段) 》刚刚开始实施, 第三阶段排放限值与第二阶段的差别主要体现在发动机上, 二者价格相差3~4万元。生产厂商和销售商均在观望, 如果监管工作不能到位, 新标准可能沦为鸡肋。目前, 小型非道路移动机械入市还没有环保排放要求;大中型非道路移动机械虽然入市有环保排放要求, 但监管缺位, 实际上流于形式。
(2) 重安检轻排放。据了解, 非道路移动机械维修企业在承接维修业务时, 对机械安检工作非常重视, 有专门的安检线, 有一套完整的安检制度。但是非道路移动机械排放管理还很薄弱, 除环保执法人员日常入户检查外, 没有排放检测要求, 其日常排放管理处于空白状态。
(3) 多租赁难管理。按照有关法律法规的要求, 建设方需要实施土方作业时, 应向有关部门申报。但实际情况是建设方经常隐瞒不报, 甚至有意逃避执法部门监管。施工机械租赁市场多为个体, 成分复杂, 有的来自周边地区, 虽然政府有关部门对施工方租赁施工机械有要求, 但由于监管力度缺失, 实际上是一纸空文。
(4) 无登记难统计。当企业需要购买非道路移动机械时, 不用上牌照, 也不需要到相关机构备案登记, 完全是自主行为。在日常使用过程中, 维修保养和尾气排放也没有约束机制, 只能靠企业或个人自律以及环保意识的提高。由于非道路移动机械流动性强, 使用时间、地点没有规律, 使用范围广, 型号种类多, 情况复杂, 难于统计和分析。
3 对策建议
非道路移动机械的使用特点:一是, 在夜间工作的时间多;二是, 工作场所多数偏僻, 远离人群;三是, 流动性强, 工作周期短;四是, 工作时间和场所无规律可循。针对以上特点, 建议从以下几方面入手加强非道路移动机械污染防治工作:
(1) 抓住建筑工程和市政工程这个牛鼻子。建筑工程和市政工程面广量大, 其施工机械油耗合计占到总数的94.4%, 是非道路施工机械污染防治的主要关注对象。
(2) 以电代油做好搅拌机污染减排工作。在各类施工机械中, 搅拌机的污染贡献最大, 占到总数的一半以上。如果能够用电来取代燃油, 则可以取得很好的污染防治效果。
(3) 做好重点施工机械的尾气治理工作。挖掘机和200吨以下吊车 (起重机) 分列贡献的第二位和第三位, 污染贡献合计占比33%, 也是污染防治的重要方面。
(4) 提高认识, 加大宣传。政府有关部门首先要认清和重视非道路移动机械排放污染, 要积极宣传、公布非道路移动机械排放污染现状及对城市空气质量的影响, 提高全社会的环境保护意识。
(5) 政府牵头, 摸清家底。目前, 在用非道路移动机械使用市场缺乏统一管理, 底数不清, 情况不明, 数字不准。需要政府牵头, 责成有关部门完成统计工作, 为政府统筹兼顾制定非道路移动机械排放污染措施提供科学依据。
(6) 知行合一, 重在执行。治理非道路移动机械排放污染是改善城市空气质量的重要措施之一, 在制造和销售环节把牢排放标准、从严执行是最有效的手段。在排放标准的制定过程中要深入开展调研, 出台的标准要切合实际, 保证在执行过程中能落实、具有可操作性。
移动起重机械 第8篇
关键词：机器人,DSP,机械手臂,伺服系统
0 引言
履带式移动机器人在军事侦察、反恐防暴、防核化及污染等危险与恶劣环境作业中有着广阔的应用前景, 使其迅速成为一个重要的研究热点。地面移动机器人具有体积小、成本低、生存能力强、运动灵活、多功能等特点, 在军事、工业、医疗中有特殊应用, 所以研究这样的机器人有很高的现实价值。国外对移动机械手臂的研究比较早, 最早的研究可以追溯到1947年, 美国橡树岭国家实验室研制出了世界上第一台主从遥控移动机械手臂, 系统由2个对称的机械臂构成。我国对移动机械手臂的研究虽然起步较晚, 但追赶步伐很快。尤其是在“八六三”计划中, 自动化领域智能机器人主题以及航天领域空间机器人专题已开始将临感操作机器人技术列为关键技术加以研究。
1 系统组成结构
系统结构由车载计算机系统、履带式移动平台、工作机械手臂、无线远程遥控操作系统和无线视频传输五大部分组成。通过无线视频传输实时发送机器人的工作状态给PC终端, 操作人员只需根据机器人实时工作视频, 通过无线远程遥控器即可实现操作机器人, 完成所需作业。图一为本装置的系统组成框图。
1.1 车载计算机系统
采用DSP2812芯片作为运动控制层的处理器, 负责实时性要求较高的伺服驱动控制。目前, 采用高速、高性能的DSP进行机器人控制已逐步成为主要的控制方式之一。采用高性能DSP伺服控制不仅充分发挥其信号处理能力强、实时性高等特点, 而且更适合于智能移动机器人的小型化、强功能的要求。DSP作为机器人控制器在高精度伺服控制中的应用主要体现在:DSP用于机器人的运动控制系统, 特别适合解决与复杂的算法有关的控制问题。在智能机器人中使用DSP, 将大大地提高机器人在目标识别、运动规划、避障能力等方面的能力;对于小型机器人更能显示出芯片重量轻、体积小、功能强的特点, 为实现机器人的小型化、轻量化提供了很好的条件。使用DSP芯片开发的伺服控制系统, 完全可以满足通讯的要求, 而且除了可以完成伺服控制以外, 还可以实现如故障处理、报警等功能。TMS320DSP2812除了具有一般DSP的优点外, 它还采用高性能静态CMOS技术, 电压从5V降为3.3V, 减少了功耗。并且指令执行速度提高到40MIPS, 使其可以通过采用高级控制算法如模糊控制、卡尔曼滤波以及状态控制等来提高系统的性能, 而且它具有电机控制应用所必需的外设。相比专为数字电机控制而设计的TMS320LF2407A来说, TMS320DSP2812的处理速度是LF2407的5倍, 其AD转换模块为12位, 转换精度更高。在机器人系统中, 选用了DSP2812作为运动控制层的处理器, 其优点主要体现在:高精度、高可靠性、高集成度以及高灵活性。
本系统主要完成来自遥控信号的接收及处理、控制履带式移动平台、控制机械手臂, 其组成框图如图二所示。
1.2 DSP芯片主要使用IO资源
来自接收机的信号为20ms周期, 占空比为0.5ms~2.5ms的脉冲信号需要用到DSP的捕获单元进行信号捕获;移动平台由直流电机控制, 机械手臂由高精度伺服舵机组成, 这两部分的控制均需要PWM信号控制。DSP的捕获单元和PWM信号输出都集成在其事件管理器 (EV) 中。其使用主要IO资源如图三所示。
2 工作机械手臂
DSP事件管理器输出PWM信号不能直接驱动机械手臂所使用的舵机。DSP输出PWM信号电压为3.3V, 实际舵机需要电压为5V, 故需要有一个3.3V转换为5V电压的驱动电路。本设计采用的是74HC245驱动器, 能增强PWM驱动负载的能力。图四为PWM电平转换电路。
舵机是一种位置 (角度) 伺服的驱动器, 适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具, 如航模, 包括飞机模型、潜艇模型、遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称, 其实是一种伺服马达。图五是本设计中采用的舵机。
机械手臂为六自由度, 能够完成较为复杂的操作, 体积较小, 控制灵活。图六为机械手臂整体装配。
3 履带式移动平台
图七为履带式移动平台, 采用了轮履复合机构。这种机构为其提供了多种运动模式:轮式、履带式、腿式以及其他多种运动姿态, 这为机器人在复杂环境中的运动提供了必要的机构保证。履带式移动方式能实现爬越台阶、楼梯、凸台等越障运动, 极大地提高了机器人的越障能力和环境适应能力。
4 无线视频及遥控系统
本设计使用的主要传感器为无线视频传输系统, 图八为无线视频传输装置。图九是遥控操作系统。
5 结束语
机器人控制是一个很具有控制挑战性的控制领域, 特别是实时监控控制方面。系统结构由车载计算机系统、履带式移动平台、工作机械手臂、无线远程遥控操作系统和无线视频传输五大部分组成。现场视频实时传输, 履带式移动平台和远程控制相结合, 采用遥控远程控制, 操作简单, 便宜使用。履带式移动机器人在军事侦察、反恐防暴、防核化及污染等危险与恶劣环境作业中有着广阔的应用前景。
参考文献
[1]顾卫刚.手把手教你学DSP[M].北京:航空航天大学出版社, 2011.
[2]康华光, 邹寿彬, 秦臻.电子技术基础·模拟部分 (第五版) [M].北京:高等教育出版社, 2008.
[3]李永东.脉宽调制 (PWM) 技术——回顾、现状及展望[J].电气传动, 1996, (03) :2-12.
移动起重机械 第9篇
在我厂修造船生产实践中,经常要对船体推进器大轴的支承座进行镗孔,以保证一根大轴几个支承座的同轴度精度要求,而该类支承座的最终尺寸需在船体上安装定位后才能加工。由于购买成套专业加工设备价格昂贵,因此利用现有机械动力头改装成移动镗孔机,以解生产之急需。经过技术人员精心设计,该设备的机械部分由细长轴镗杆(可同时安装多个镗刀头)、镗杆支承座、万向节传动轴、机械动力头等部件组成;电气部分采用变频电气控制箱原理设计。
2 变频电气控制系统的功能及原理设计
2.1 系统组成、工件加工要求及元器件选用
该机械动力头原配有2台电机(1台主轴电机,1台进给电机),均是通过机械挂轮变速来驱动主轴和进给机构。电气控制具有正转、反转、停止功能,还有点动、长动切换,主轴电机和进给电机都设有热继电器过载保护,进给机构前后由行程开关控制终点位置。
由于机械挂轮变速时输出的速度不能满足低速运行要求,加工时表面精度低,容易损坏刀具,因此电气控制采用变频操纵系统,另配置相应高性能电机及电器元件。电气控制系统主要部件、元器件选用如下。
(1)主轴电机更换为变频调速电机,型号为YP50-4.0-4,380V/4.0kW,标配100W/220V轴流风机1台。
(2)主轴调速变频器选用日本安川G5系列变频器,型号为CIMR-G5A47P5。
(3)进给电机更换为变频调速电机,型号为YP502.2-6,380V/2.2kW,标配90W/220V轴流风机1台。
(4)进给调速变频器选用日本安川G5系列变频器,型号为CIMR-G5A45P5。
(5)断路器、交流接触器、热继电器、按钮采用施耐德元件;箱体排风扇采用台湾YUNG元件。
改造后的变频控制电气原理图如图1～3所示。
2.2 变频电气控制系统功能
变频器具有良好的无级调速性能,频率范围为0～400Hz,变频电机具有3～100Hz的工作频率。由于原电机额定工作频率为50Hz,故设计时在0～50Hz频率范围根据需求划分为8档,每4档为一组。前4档为低频组,即:Ⅰ档—5Hz;Ⅱ档—10Hz;Ⅲ档—15Hz;Ⅳ档—20Hz。后4档为高频组,即:Ⅴ档—25Hz;Ⅵ档—35Hz;Ⅶ档—45Hz;Ⅷ档—50Hz。每档频率值可按实际需要应用变频控制在0～400Hz范围内。该系统具有如下功能。
(1)范围任意设定。根据以上设定,最低工作频率为5Hz时,组合机械挂轮变速,主轴转速可输出2.5r/min,进给量输出0.1mm,变频器具有恒转矩输出特性,可满足工件低速运行的加工要求。
(2)正反转调整功能。组合在调速开关SA4、SA5中控制,形成正反转8档速度。
(3)监视功能。使用变频器原配数字操作器可实现各参数的监视。
(4)具有电源欠压保护、电源缺相保护、负载过载保护、负载短路保护及故障复位等功能。
2.3 变频电气控制系统的原理设计
控制系统主要是变频器频率的操纵控制。主轴电机通过开关SA2、SA3,进给电机通过开关SA4、SA5分别组合操作实现频率调整。其开关触点的组合是按变频器多段速指令1～3及点动频率选择表(见表1),来确定。
(1)变频器控制输入端子7设定为低频组、高频组切换功能点,由开关SA2或SA4控制。当开关断开时,指令d1-01～d1-04有效;当开关接通时,指令d1-05～d1-08有效。
(2)变频器控制输入端子1为正转运行指令点。有信号时,变频器正转;无信号时,变频器停止。
(3)变频器控制输入端子2为反转运行指令点。有信号时,变频器反转;无信号时,变频器停止。
通过开关SA3、SA5控制端子1、2、5、6的信号,形成正反4档的频率调整。
3 参数设定
当移动镗孔机整机安装完成,检查接线无误后,可进行变频器参数设定。
(1)参数的存取级别A1-01。
(2)控制方式的选择A1-02。
(3)频率指令的选择b1-01。
(4)频率指令值的设定d1—01～d1-09。d1—01(5Hz);d1—02 (10Hz);d1—03 (15Hz);d1—04(20Hz);d1-05 (25Hz);d1-06 (35Hz);d1-07(45Hz);d1—08(50Hz)。
(5)其余参数按变频器出厂默认值设定,完成后按确认键(ENTER)保存。
4 操纵程序及电气原理分析
当镗杆对刀完成,移动镗孔机定位好,主轴箱变速挂轮安装好,万向节传动轴联接完毕后,可接通三相四线电源(380/220V),接线端子为U0、V0、W0、N。然后合上断路器Q1、Q2,主轴电机主回路、进给电机主回路通电,主轴电机风机、进给电机风机交流接触器KMF1、KMF2线圈吸合,2台风机旋转,变频器箱排风扇FM3、FM4同时旋转;主轴控制电源指示灯亮,转动组合开关SA1至I档,电磁离合器1LC通电吸合,主轴正向旋转机械机构准备工作完成。
按下变频器送电按钮3SB,交流接触器KM1线圈吸合,变频器BP1带电,主轴变频器正常指示灯HL2亮,主轴变频器调速开关SA3由0档转至正转I档,变频器BP1输出5Hz信号,主轴变频器运行指示灯HL4亮,主轴电机M1旋转,查看转向及转速是否符合要求,调整开关SA2、SA3的组合,选定其中一档,若转向及转速符合要求,则主轴启动完成。
按动变频器送电按钮6SB,交流接触器KM2线圈吸合,变频器BP2带电,进给变频器正常指示灯HL7亮,转动主轴变频器调速开关SA5由0档转至正转I档,变频器BP2输出5Hz信号,进给变频器运行指示灯HL9亮,进给电机M2旋转,查看进给方向及进刀量是否符合要求,调整开关SA4、SA5的组合,选定8档其中之一档,若进给方向及进刀量符合要求,则进给启动完成。
主轴或进给运转需停止时,将开关SA3、SA5转回0档即可。主轴或进给控制系统出现故障时,变频器故障指示灯HL3或HL8亮,此时有可能是瞬时超力矩造成,可按动变频器故障复位按钮1SB或4SB进行变频器故障复位,若系统恢复正常,则可继续工作。
5 结束语