Вопрос. Состав промышленных роботов, основные исполнительные механизмы

Вопрос. Классификация промышленных роботов.

ПР - автоматическая машина, стационарная или по­движная, состоящая из исполнительного устройства в виде ма­нипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и уст­ройства программного управления для выполнения в производ­ственном процессе двигательных и управляющих функций.

По характеру выполняемых операций ПР подразделяют на три группы: 1. Производственные роботы, служащие для ав­томатизации основных операций технологического процесса /сборка, сварка, окраска и т.д./; 2. Подъемно-транспортные ро­боты, служащие для автоматизации вспомогательных операций /установка-снятие заготовок и инструмента, удаление стружки и т.д./; 3. Универсальные роботы, выполняющие как основные, так и вспомогательные операции.

Структурная схема ПР показана на рис.74. Основным элементом любого ПР является механическая система, предназ­наченная для выполнения двигательных функций и реализации его технологического назначения. Механическая система кон­структивно состоит из следующих основных узлов: несущих конструкций; приводов; исполнительных механизмов и захват­ных устройств. Захват и удерживание объекта манипулирования выполняется захватным устройством, которое устанавливается на исполнительном механизме, часто называемом рукой ПР.

Система программного управлений служит для програм­мирования движений ПР, как правило, технологического обору­дования, сохранения УП, ее воспроизведения и обработки.

Информационная система выполняет сбор, первичную обработку и передачу в систему профаммного управления дан­ных о функционировании узлов и механизмов ПР и о состоя­нии внешней среды /объекта манипулирования, технологиче-* с кого оборудования/. Информационные системы ПР по функ­циональному назначению подразделяют на три подсистемы: 1. Восприятия и переработки информации о внешней среде, в ко­торой работает ПР; 2. Внутренней информации о состоянии са­мого ПР; 3. Обеспечения техники безопасности.

Модель ПР для использования в конкретных производ­ственных условиях выбирают по технологическим показателям, к которым относятся: 1. Номинальная грузоподъемность ПР; 2. Усилие зажима /захвата, удержания/ объекта манипулирования захватным устройством; 3. Число степеней подвижности ПР -сумма возможных координатных движений объекта манипули­рования относительно, основания ПР; 4. Рабочая зона ПР -пространство, в котором может находиться исполнительное устройство при функционировании ПР. Рабочая зона характе­ризуется формой и геометрическими размерами; 5. Погреш­ность позиционирования ПР /отклонения положения рабочего органа ПР от заданного УП/; 6. Мобильность - способность ПР совершать движения.

По мобильности ПР подразделяют на две группы: ста­ционарные /обеспечивающие ориентирующие и транспорти­рующие движения/; передвижные /обеспечивающие дополни­тельно к указанным еще и координатные движения/.

Исполнительный меха­низм /манипулятор/ ПР представляет собой совокупность по­движно соединенных звеньев, служащих для воздействия на объект манипулирования или обрабатываемую среду. Соедине­ние звеньев манипулятора в кинематическую цепь выполняется посредством кинематических пар. В большинстве конструкций манипуляторов IIP применяются кинематические пары класса V вращательные или поступательные. Они обеспечивают одну сте-

пень свободы в относительном движении каждого из подвижно соединяемых звеньев /табл.2/.

Важной характеристикой манипулятора является число степеней подвижности, определяемое числом степеней свободы кинематической цепи относительно неподвижного звена. В от­крытых кинематических цепях, к которым относятся манипуля­торы ПР число п подвижных звеньев всегда равно числу кине­матических пар р. Для кинематической цепи, состоящей только из кинематических пар класса V, число степеней подвижности W=6n-5p.

Звенья манипуляторов ПР в большинстве случаев обра­зуют поступательные и вращательные пары класса V. В случаях, когда в кинематическую цепь входят только вращательные па­ры, манипулятор ПР имеет антропоморфную схему, подобную руке человека.

Для обеспечения перемещения захватного устройства ПР в любую точку рабочего пространства манипулятор должен иметь три степени подвижности. Еще три такие степени нужны для обеспечения захватному устройству любой ориентации в этой точке. В зависимости от конкретных условий производства манипуляторы ПР имеют от двух до семи степеней подвиж­ности.

В зависимости от конструктивной схемы захватное устройство манипулятора ПР может располагаться в рабочей зо­не, имеющей ту или иную форму, а его движения осуществлять­ся в различных системах координат, которые бывают двух ви­дов: прямоугольные и криволинейные. В прямоугольной систе­ме координат /плоская и пространственная/ объект манипули­рования помещается в определенную точку рабочей зоны за счет прямолинейных перемещений звеньев манипулятора ПР по двум /или трем/ взаимно перпендикулярным осям. В криволи­нейной системе координат наиболее распространены полярные плоские, цилиндрические и сферические координаты. К разно­видностям криволинейной системы относятся ангулярная плос­кая и пространственная /цилиндрическая и сферическая/ коор­динаты, которые характерны для многозвенных манипуляторов ПР. В табл.3 даны структурные кинематические схемы и формы рабочих зон ПР.

Приводы ПР. Для перемещения рабочих органов ПР ис­пользуют пневматические, гидравлические, электрические и комбинированные приводы. Наиболее распространены пневма­тические приводы /45% общего мирового парка ПР/.

Приводы ПР классифицируют по ряду признаков. По числу двигателей различают групповой, однодвигательный и многодвигательный привод. Групповой привод обеспечивает од­новременное перемещение нескольких звеньев ПР, либо может обеспечивать согласованное перемещение звеньев нескольких

ПР. Для передачи заданной мощности на несколько звеньев и ее распределения между ними используют трансмиссии, поэто­му такой привод также называют трансмиссионным. Индивиду­альный или однодвигательный привод обеспечивает движение только одного звена исполнительного механизма ПР. Это зна­чительно упрощает конструкцию механических передач, а в ря­де случаев позволяет отказаться от них. У миогодвигательного привода двигатели совместно работают на общий вал, что дает возможность распределить потребляемую мощность между от­дельными двигателями и улучшить условия работы механи­ческой передачи.

По способу управления приводы делят на нерегулируе­мые, обеспечивающие движение звеньев с одной рабочей ско­ростью; регулируемые, обеспечивающие регулирование скорос­ти движения звеньев под воздействием устройств управления; следящие, обеспечивающие отработку перемещений с опреде­ленной точностью согласно произвольно меняющемуся за­дающему сигналу; адаптивные - автоматически избирающие па­раметры управления при изменении условий работы с целью выработки оптимального режима.

На рис.75а дана схема ПР с пневматическим приводом и цикловым управлением. Привод состоит из пневмоцилиндра 7 со штоком 1, на котором закреплена скалка 5 с регулируемыми упорами 3 и 6, неподвижного упора 4 с демпфирующим устрой­ством 2, воздухораспределителя 8, устройства управления УУ. Сигнал с УУ, несущий логическую информацию о направлении перемещения штока 1, поступает на управляющий электромаг­нит воздухораспределителя 8, который в соответствии с управ­ляющим воздействием соединяет одну из полостей пневмоци­линдра с гидростанцией, а другую с окружающей средой. При этом шток 1 перемещается в требуемом направлении до сопри­косновения упоров 3 или 6 с упором 4. Положение упоров 3 и 6 определяет величину перемещения штока 1 при прямом и об­ратном ходе. Демпфирующее устройство 2 обеспечивает тормо­жение штока 1 с заданным ускорением при нажатии упорами 3 и 6 на кнопки демпфере.

На рис.756 показана функциональная схема следящего электрогидравлического привода, работающего по замкнутой схеме. Поток жидкости от электрогидравлического устройства

/ЭГУ/ подается на гидромотор /ГЦ/, перемещающий звено ма­нипулятора /ЗМ/. Положение X штока ГД регистрируется дат­чиком положения /ДП/, преобразуется в электрический сигнал обратной связи V_oc и сравнивается с заданным значением сиг­нала V₃. Разность этих сигналов AV усиливается электрическим усилителем /ЭУ/ и подается в ЭГУ в качестве входного сигнала V_y. Шаговые электрогидравлические приводы работают по ра­зомкнутой схеме, что создает опасность потери информации о положении выходного звена. Поэтому при их использовании предусматривают оснащение звеньев ПР дополнительными дат­чиками положения.

Дата добавления: 2015-04-24