Development of the Industrial Robot Electric Drive Model

Authors

  • Konstantin V. Litsin Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
  • Sergei N. Baskov Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
  • Yaroslav V. Makarov Новотроицкий филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2021-6-52-57

Keywords:

robotic arm, permanent magnet synchronous motor, cascade control system, position regulator

Abstract

Currently, the penetration of industrial robots into all sectors of the economy is increasing. However, there is an acute problem of conducting preliminary tests. The use of the digital twin as a replacement for the industrial robot is driven by high economic costs. In order to reduce the cost of the project, a solution is proposed to conduct preliminary tests on the developed model. The article developed a mathematical model of one of the drives of the industrial robot manipulator Yaskawa Motoman MH50-35. The model is suitable for researching the movement of the robot` tool. A mathematical description of a permanent magnet synchronous motor SGMJV-09A in a rotating coordinate system is given and a block diagram of the power part of the drive is made. A system for regulating the position of the robot`s tool with a nonlinear position controller has been synthesized. Based on the results of modeling the operation of an electric drive in the Matlab Simulink environment, the degree of correspondence of the developed model to a real object was assessed and conclusions were drawn about the limits of its applicability for studying the operation of an electric drive of a robotic arm. The accuracy of working out the task for turning the wrist is ±0.0001 rad, there is no overshoot in position, and the time for completing a full turn of the tool is 1.07 s.

Author Biographies

Konstantin V. Litsin, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor.

Sergei N. Baskov, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor.

Yaroslav V. Makarov, Новотроицкий филиал Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

Assistant.

References

ДС-РОБОТИКС URL: https://ds-robotics.ru/ promy-shlennyj-robot-manipulyator (дата обращения: 20.08.2021).

Лицин К.В., Фукс Е.А. Разработка системы поиска предмета на базе промышленного робота MOTOMAN MH-50 // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: тез. докл. 78-й Междунар. науч.-техн. конф. 2020. 96 с.

Shinya Tsuchida, Huimin Lu, Tohru Kami-ya, Seiichi Serikawa. Characteristics based visual servo for 6DOF robot arm control, Cognitive Robotics, Vol. 1, 2021, P. 76-82, ISSN 2667-2413, https://doi.org/10.1016/j.cogr. 2021.06.002

Lingala Purandhara Sai Santosh, Neeraj Mishra, Swadhin Sri Aurobindo Mahanta, Vasanthakumar Dharmarajan, Saripella Koushik Varma, Sumit Shoor, Design and analysis of a robotic arm under different loading conditions using FEA simulation, Materials Today: Proceedings, 2021, ISSN 2214-7853, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.05.457

Официальный сайт компании Yaskawa URL: https: //www.yaskawa.eu.com/ (дата обращения: 20.08.2021).

Baskov S.N., Litsin K.V. Determination of the angular position of the rotor of a synchronous motor by connecting a high-frequency signal in the excitation winding (2015) International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2015 - Proceedings 2015. С. 7146993. DOI: 10.1109/SIBCON.2015.7146993

Басков С.Н., Лицин К.В., Радионов А.А. Определение углового положения ротора синхронного двигателя в режиме векторно-импульсного пуска // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2014. № 4. С. 3 - 8.

Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Academia, 2006. С. 60 - 65.

Исследование положения вектора потокосцепления ротора при векторно-импульсном пуске / К.В. Лицин, С.Н. Басков, Т.В. Черкас, А.С. Коньков // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Серия Энергетика. 2012. Вып. 18. № 37 (296). С. 68 - 72.

Михайлов О.П., Орлова Р.Т., Пальцев А.В. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы: Практическое пособие. Кн. 14. Современный электропривод станков с ЧПУ и промышленных роботов. М.: Высшая школа, 1989. С. 111.

Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: ГОУ ВПО «Ивановский гос. энергетический ун-т им. В.И. Ленина», 2008. С. 71 - 73.

Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов. Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО «Российский гос. профес.-педагог. ун-т», 2008. 279 с.

Фомин Н.В. Системы управления электро-приводами. Магнитогорск: «Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова», 2014. С. 285 - 292.

Published

2021-12-15

How to Cite

(1)
Litsin, K. V.; Baskov, S. N.; Makarov, Y. V. Development of the Industrial Robot Electric Drive Model. electromeh 2021, 64, 52-57.

Issue

Section

Articles