Лекції - Основи робототехніки (Укр)

Подождите немного. Документ загружается.

Швидкості переміщень ланок маніпулятора характеризують важлива

якість ПР- ШВИДКОДІЯ, від якого залежить час обслуговування

технологічного встаткування. Звичайно швидкості лінійних переміщень

робочих органів маніпуляторів не перевищують 1,0 - 1,5 м/с, хоча є окремі

роботи зі швидкостями до 9 м/с. Швидкості кутових переміщень робочих

органів переважно перебувають у межах від 15 до 360 град/з (від 0,25 до 6,3

радий/с). 96

Для попереднього вибору ПР швидкодія можна оцінювати швидкістю

основних лінійних переміщень робочих органів, при цьому різняться ПР із

малим (лінійна швидкість до 0,5 м/с), середнім (лінійна швидкість понад 0,5

до 1 м/с) і високою швидкодією (лінійна швидкість понад 1 м/с).

РОБОЧА ЗОНА ПР - це простір, у якому може перебувати робочий

орган при його функціонуванні. Вона характеризується своїми формою (або

видом) і обсягом.

ФОРМА, АБО ВИД РОБОЧОЇ ЗОНИ, просторова фігура, описувана

робочим органом ПР при проходженні їм гранично досяжних положень. Вид

робочої зони обумовлений призначенням промислового робота й

визначається числом ступенів рухливості маніпулятора, типом і взаємною

орієнтацією кінематичних пар у просторі й відносних розмірах ланок

маніпуляційної системи.

ОБСЯГ РОБОЧОЇ ЗОНИ (АБО РОБОЧИЙ ОБСЯГ) - це обсяг

простору, у межах якого може переміщатися робочий орган ПР при його

функціонуванні, виміряється в м3 і дозволяє судити про масштаб ручної

праці, доступного промисловому роботові. По величині робочого обсягу, що

обслуговується, всі роботи можна розділити на п'ять класів.

Найбільше поширення в цей час одержали середні ПР (45%), на

другому місці малі (30%), потім великі (12%), міні-роботи (9 %) і, нарешті,

мікророботи (4 %). у якому може перебувати виконавчий пристрій ПР при

його функціонуванні. Воно визначається без обліку габаритних розмірів

об'єкта маніпулювання. Іншою характеристикою простору функціонування

ПР є зона обслуговування, у якій робочий орган ПР виконує свої функції

відповідно до призначення робота й установлених значень його

характеристик. При спільній роботі декількох промислових роботів як

характеристика робототехнічного комплексу розглядається зона спільного

обслуговування - частина простору, у якому переміщення об'єкта

маніпулювання можуть виконуватися декількома ПР.

ПОГРІШНІСТЬ ПОЗИЦІОНУВАННЯ, або відпрацьовування

траєкторії, - це відхилення фактичного положення (або траєкторії) робочого

органа ПР від заданого програмою при багаторазовому позиціонуванні

(повторенні руху), що оцінюється в лінійних або кутових одиницях.

Погрішність позиціонування, або відпрацьовування, траєкторії може

розглядатися як у цілому для робочого органа (сумарна), так і для окремих

виконавчих механізмів ПР.

У характеристиках ПР точність позиціонування вказується в

абсолютних одиницях, однак для порівняльної оцінки різних роботів і

визначення їхніх типів з погляду ступеня їхньої точності такий показник

неприйнятний, оскільки не вв'язаний з геометричними параметрами робочої

зони. Тому в основу визначення типу ПР по показнику точності покладена

відносна погрішність присохлого, або відпрацьовування траєкторії.

ВІДНОСНА ПОГРІШНІСТЬ ПОЗИЦІОНУВАННЯ - величина, що

характеризує точність роботів із цикловим і позиційним керуванням і рівна

відношенню абсолютної погрішності позиціонування до максимальної

відстані від осі найближчої до підстави робота кінематичної пари до границі

робочої зони, виражена у відсотках.

ДОДАТКОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Крім основних характеристик, що дають загальну оцінку промислових

роботів, розглядається ще ряд додаткових, що дозволяють більш повно

представити їхні можливості й властивості - кількість "рук", мобільність,

обсяг пам'яті, спосіб програмування (метод навчання), кількість зовнішніх

команд, габаритні розміри, займану площу, масу робота, виконання залежно

від умов навколишнього середовища, час безвідмовної роботи,

розрахунковий термін служби й ін.

КІЛЬКІСТЬ "РУК". Під "рукою" промислового робота розуміється

ланка маніпуляційної системи, до якого безпосередньо кріпиться робочий

орган. Сучасні ПР мають переважно одну "руку", однак існують роботи із

двома "руками" і більше, наприклад "дворукі": вітчизняні роботи "Ритм-

01.02", "Ритм-05.01", "Циклон-3.01", "Циклон-5.01", ПР-5; роботи

портального типу "Sigma/MTG" італійської фірми "Olivetti"; робот "Пирин"

болгарської фірми "НПКР Берое" і ін. Дворукі ПР мають перевагу при

обслуговуванні встаткування з малим циклом обробки, забезпечуючи

максимальне сполучення операцій завантаження й розвантаження з

машинним часом і скорочуючи тим самим цикл технологічного процесу.

Мобільність промислового робота характеризує можливість переміщення

його маніпулятора в просторі. По мобільності роботи підрозділяються на

стаціонарні, що забезпечують переносні й орієнтуючі рухи, і рухливі, які

забезпечують додатково координатні рухи маніпулятора. Залежно від числа

ступенів рухливості пристрою пересування різняться роботи з однієї, двома й

трьома ступенями рухливості в робочому просторі ПР. Переважна більшість

сучасних ПР є стаціонарними (напольними, підвісними або убудованими в

устаткування); їхні технологічні можливості обмежені межами робочої зони.

РУХЛИВІ ПР можуть бути напольного або підвісного виконання, а

залежно від типу ходової частини можуть бути колісними, гусеничними або

крокуючими (стопоходячими). Вони забезпечують обслуговування декількох

одиниць технологічного встаткування, розташованого уздовж траси

пересування, що розширює їхні технологічні можливості. Характерним

представником рухливих ПР є вітчизняний - підвісний транспортний робот

ТРТ-1-250 ("Спрут-1") вантажопідйомністю 250 кг.

БАЗОВА СИСТЕМА КООРДИНАТ, у яких здійснюються основні

рухи виконавчих ланок, істотно впливає на маніпуляційні можливості й

конструктивну побудову робота. І хоча існують досить багато варіантів

побудови різних систем координат, у сучасних ПР, використовуються

переважно п'ять основних базових систем координат: прямокутна,

циліндрична, сферична, складна, сферична, або ангулярна, і складна

циліндрична, або "SCARA".

Більшість сучасних промислових роботів працюють у циліндричній

(52%) і сферичної (15%) системах координат, однак в останні роки зростає

число конструкцій, що працюють в ангулярній циліндричній і сферичній

системах

ТИП ПРИВОДУ ПР, обумовлений по виду енергоносія, істотно

впливає на функціональні можливості й властивості роботів. У ПР

застосовують пневматичні, гідравлічні, електричні й комбіновані приводи.

Переважними типами приводів у цей час є пневматичні й гідравлічні

(близько 78 %); електричний значно уступає їм по застосуванню (22 %) в

основному поки через відсутність електродвигунів з необхідними

характеристиками, однак, завдяки своїм безперечним достоїнствам, починає

усе більше використовуватися в роботобудуванні.

ТИП СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ значною мірою визначає складність і

обсяг завдань виробництва, доступних роботові. У ПР застосовують циклові,

позиційні й контурні системи програмного керування.

ОБСЯГ (АБО ЄМНІСТЬ) ПАМ'ЯТІ, що визначає кількість інформації,

що вводиться в процесі програмування, характеризує можливості системи

керування ПР: чим він більше, тим ширше й технологічні можливості ПР.

ВИКОНАННЯ ПРОМИСЛОВОГО РОБОТА залежить від умов

навколишнього середовища, у яких він експлуатується. Для звичайних умов

експлуатації створюють ПР нормального виконання. Для умов експлуатації,

що відрізняються підвищеним впливом тих або інших шкідливих факторів,

можуть створюватися ПР у пилозахистному, теплозахистному, пожеже- і

вибухобезпечному виконаннях. Різне виконання ПР вносить відповідні

корективи в його конструкцію.

Лекція 7

РОБОЧІ ОРГАНИ

РОБОЧИЙ ОРГАН РОБОТА

Робочий орган робота - це складова частина його маніпулятора,

призначена для безпосереднього захоплювання й утримання об'єктів,

переміщуваних у просторі, а також виконання різних технологічних,

спеціальних і дослідницьких операцій. Робочі органи є важливими

елементами роботів, багато в чому визначальну їхню універсальність і

технологічні можливості. До них ставляться захватні пристрої, технологічні

інструменти й спеціальні пристрої.

Залежно від призначення робота, розв'язуваного їм класу завдань і

особливостей виконуваного технологічного процесу маніпулятори

забезпечуються тими або іншими робочими органами. Розглянемо захватний

пристрій і технологічні інструменти промислових роботів, як

найпоширенішу й універсальну групу робочих органів.

ЗАХВАТНІ ПРИСТРОЇ

Захватні пристрої (ЗУ), називані часто захватами, призначені для

захоплювання об'єктів маніпулювання, надійного їхнього втримання в

процесі зміни просторового положення, а також забезпечення їхньої

установки із заданою точністю щодо базових поверхонь.

Принцип дії захватних пристроїв і їхнє конструктивне виконання

досить різноманітні й обумовлені формою, видом, маркою матеріалу, масою,

розмірами й фізичними властивостями переміщуваних об'єктів, а також

типом технологічного встаткування, що обслуговується. Застосовуються як

універсальні ЗУ, призначені для втримання різних по розмірах, конфігурації

й масі об'єктів, так і спеціальні, призначені для втримання певного типу

деталі. Незалежно від конкретного виконання до захватних пристроїв

пред'являється ряд загальних вимог: вони повинні забезпечувати надійність

захоплювання й утримання об'єктів, швидкодія, стабільність базування, мати

достатню міцність і твердістю при мінімальних розмірах і масі, не повинні

допускати руйнування або ушкодження поверхні об'єктів маніпулювання.

Особлива увага при проектуванні варто обертати на кріплення ЗУ до "руки"

робота, що повинне бути зручним, надійним, а при необхідності - легко- і

швидкозмінним. Як правило, роботи, особливо промислові (ПР), постачені

набором змінних ЗУ, які можна заміняти залежно від конкретних

технологічних умов, а також установлювати на типові ЗУ змінні робітники

елементи (губки, присоси, подхваты й т.п.), при цьому їхня зміна в

обґрунтованих випадках виробляється автоматично за допомогою самого

робота

КЛАСИФИКАЦИЯ ЗАХВАТНИХ ПРИСТРОЇВ

У зв'язку з різноманіттям ознак, що характеризують конструктивні

різновиди захватних пристроїв і технологічні особливості їхнього

застосування побудувати єдину класифікацію по ієрархічному принципі не

представляється можливим. Тому захватні пристрої підрозділяють відповідно

до окремих класифікаційних ознак: по характері захоплювання вантажу,

принципу дії, характеру базування, числу робочих позицій, виду керування,

характеру кріплення до "руки" маніпулятора й т.п.

ПО ХАРАКТЕРІ ВЗАЄМОДІЇ З ОБ'ЄКТОМ ЗП підрозділяються на

п'ять груп:

1. Підтримуючі, що підхоплюють об'єкт за нижню поверхню, виступи

або отвори без його затиснення. До них ставляться гаки, вила, петлі, штирі й

інші подібні пристрої.

2. Утримуючі, що представляють собою ємності типу ковша або совка

й призначені для втримання й переміщення в них дрібних насипних деталей,

сипучих і рідких матеріалів. Звичайно утримуючі ЗУ неприводні, а

завантаження їхнім матеріалом виробляється насипкою або заливанням.

3. Що притягають, утримуючий об'єкт, завдяки використанню різних

фізичних ефектів,' наприклад, магнітного або вакуумного притягання. До цієї

групи ставляться вакуумні й магнітні ЗУ, а також застосовувані рідко

пристрою, що використовують електростатичне притягання, ефект адгезії,

прилипання й ін.

4. Затискний, захоплюючий і утримуючий об'єкт кінематичним

впливом робочих елементів (губок, кліщів, пальців і т.п.) за рахунок сил

тертя або комбінації сил тертя й замикаючих зусиль. Затискні, або що

схоплюють ЗУ, називані звичайно схватами, відносять до пристроїв

активного типу, які можуть бути як механічними, так і з еластичними

камерами.

5. Що зачерпують, захоплюючі, насипні, штучні або сипучі матеріали

й утримуючі їх у ємності, утвореної "щелепами, що стуляються,"; такі

пристрої звичайно називають грейферами.

ЗА ПРИНЦИПОМ ДІЇ ЗП підрозділяються на п'ять груп:

1. Механічний, захоплюючий і утримуючий об'єкт за допомогою

підтримуючих, утримуючих, затискних або механічних пристроїв, що

зачерпують, і, у свою чергу, що різняться на неприводні й приводні.

Переважно в ПР застосовують приводні механічні ЗУ, у яких

використовуються пневмо- і електроприводи.

2. З еластичними камерами, що втримують об'єкт за допомогою камер

різної конструкції зміною їхньої форми й розмірів за допомогою подачі у

внутрішні порожнини стисненого повітря або рідини під тиском або

використання інших фізичних ефекту.

3. Вакуумні, що притягають і втримують об'єкт силою атмосферного

тиску повітря за рахунок створення розрідження у вакуумній камері, що

притискається до поверхні об'єкта

4. Магнітні, що притягають об'єкт завдяки феромагнітним

властивостям деяких матеріалів (наприклад, стали, чавуну), тобто здатності

притягатися до магнітів.

5. Комбінований, утримуючий об'єкт за рахунок використання в

конструкції двох і більше принципів дії. До цієї групи ЗУ ставляться

вакуумний-вакуумну-вакуумне-вакуумна-вакуумні-магнітно^-вакуумні,

вакуумно-механічні, механічний^-механічні-магнітно-механічні й інші

захватні пристрої.

ПО ВИДУ КЕРУВАННЯ ЗП розрізняють чотири групи:

1. Некерований, захоплюючий об'єкт без впливу керуючих сигналів.

До цих пристроїв відносять постійні магніти або вакуумні ЗУ без примусової

відкачки повітря Для зняття об'єкта в цьому випадку необхідний додаток

додаткового зусилля, більшого, ніж зусилля втримання.

2. Командними, керованими тільки командами на захоплювання або

відпускання об'єкта До цієї групи відносять ЗУ зі стопорними пристроями й

губками, які розтискаються й зажимаються при взаємодії з об'єктом

маніпулювання або елементами-зовнішнього встаткування.

3. Жорсткопрограмувальні, керовані від системи програмного

керування ПР. Величина переміщення губок , взаємне положення елементів і

зусилля затиснення в таких пристроях змінюються відповідно до програми.

4. Адаптивні, гнучкопрограмувальні захватні пристрої, оснащені

інформаційно-вимірювальними системами, що дозволяють ЗУ

пристосовуватися до виду й розташування об'єкта маніпулювання.

Лекція 8

ЗАСТОСУВАННЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Застосування робототехнічних систем у виробництві великих кувань

ефективно при максимальній автоматизації на всіх етапах виробничого

процесу, починаючи від розробки технології малодоходні, що включає

розробку маршруту заготівлі: приміщення злитка в піч для нагрівання,

транспортування нагрітого злитка з печі на АКК, малодоходний на АКК,

транспортування на проміжний підігрів у піч; розробку перукарок режимів

малодоходні на АКК; розробку керуючих програм для приводів, що стежать,

АКК; реалізацію запрограмованих маніпуляцій із заготівлею механізмами

АКК і іншого встаткування, включеного в робото технічну систему. Ця

обставина припускає широке застосування ЕОМ.

АВТОМАТИЗАЦІЯ ОПЕРАЦІЙ

Для автоматизації операцій установки й знімання деталей масою до 3

кг у холодно-штампувальному виробництві рекомендується застосовувати

робот РКТБ-1 із чотирма ступенями рухливості, у якому забезпечується

переміщення з точністю присохлого ± 0,5 мм по координаті X (висування

руки) на величину до 500 мм зі швидкістю 500 мм/з і по координаті Z (підйом

руки) — до 800 мм зі швидкістю 80 мм/с. Захоплення має можливість

повороту в межах до 180° зі швидкістю 180 град/з, принцип компонування-

модульний, система керування — циклова з регульованими упорами

виконавчих органів.

Для обслуговування штампувального виробництва при масі деталей

до 1 кг використовуються роботи РКТБ-2 і РКТБ-6, при масі деталей до 0,3 кг

- робот РКТБ-3.

Для автоматизації холодноштамповочного й пресового устаткування

використовується маніпулятор із програмним управлінням моделі 7605, що

добре зарекомендував себе в серійному виробництві при виготовленні

деталей масою до 5 кг. Система координат - циліндрична, число ступенів

рухливості - три. Переміщення руки по координаті X на відстань до 500 мм зі

швидкістю 600-1000 м/с, по координаті В - до 150 мм зі швидкістю 150-200

мм/с. Точність присохлого не більше ±0,1 мм. Система програмного

керування - циклова електромеханічна з набором програми на штекерної

панелі.

РОБОТИЗАЦІЯ МЕХАНОСКЛАДАЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА

Комплексну механізацію й автоматизацію складальних процесів

можна здійснювати двома шляхами: створенням вузько спеціалізованих

автоматів і складальних автоматичних ліній; використанням універсальних

швидкопереналажувальних технологічних ліній на базі промислових роботів.

Автоматизація на основі спеціалізованих автоматів доцільна при

програмі випуску 500 тис. виробів у рік і більше й збереженні її протягом

двох років. Крім того, найбільш рентабельною областю застосування

складальних автоматів прийнято вважати виробу, комплектуємі із чотирьох -

дванадцяти деталей.

Використання промислових роботів виявляється економічно

виправданим при складанні виробів, що мають значно меншу серійність,

коли кількість комплектуючих деталей не є що лімітує.