Лекція 3 . Функціональна схема і класифікація промислових роботів. Основні технічні показники ПР

3.1. Функціональна схема ПР

На рисунку.3.1 наведено функціональну схему промислового робота, на якій виділено наступні складові: маніпулятор, система програмного керування (СПК), електропривод, пульт ручного керування, інформаційна система. Промисловий робот взаємодіє із зовнішнім середовищем і технологічним обладнанням, яке він обслуговує.

Рис.3.1. Функціональна схема ПР

Система програмного керування призначена для програмування, зберігання керуючої програми, її відтворення і відпрацювання. Залежно від призначення промислового робота склад схеми програмного керування буде різним.

Пульт ручного керування призначений для ручного керування в режимі наладки або навчання.

Програмування ПР можна здійснювати методом навчання, методом розрахунку на ЕОМ керуючої програми й самонавчання. При програмуванні за методом навчання оператор уручну відпрацьовує цикл роботи ПР, інформація записується на програмоносій, а потім у автоматичному режимі СПК зчитує необхідну інформацію і видає команди про послідовність виконання операцій. При програмуванні методом розрахунку на ЕОМ керуюча програма використовує мову високого рівня або на ВЦ, або за допомогою вбудованого обчислювача. При самонавчанні програма роботи ПР формується на основі інформації, отриманої від інформаційної системи.

Інформаційна система може включати різні датчики зворотних зв’язків, систему технічного зору, тактильні датчики, систему мовного спілкування.

Технологічне обладнання – це верстати, конвеєри, склади тощо, котрі обслуговуються промисловим роботом і зв’язані з ним через спільний технологічний процес.

Зовнішнє середовище може бути детермінованим та недетермінованим. У детермінованому середовищі об’єкт маніпулювання завжди перебуває у заздалегідь відомому положенні й робота з ним однозначно визначена. У недетермінованому середовищі об’єкт маніпулювання може бути орієнтований довільним чином і робота ПР визначається зовнішніми умовами.

3.2. Класифікація ПР

Промислові роботи (ПР) класифікуються за такими 13 основними ознаками: характер виконуваних робіт, ступінь спеціалізації, галузь застосування за видом виробництва, система основних координатних переміщень, число ступенів рухомості, вантажопідйомність, мобільність, конструктивне виконання, тип силового привода, схема розміщення приводів, характер програмування швидкості й дискретності переміщень, реалізація системи програмного керування.

За характером виконуваних робіт (операцій) ПР розділяються на 3 групи:

1. Виробничі (технологічні) роботи – це ті, що як виробничі або обробляючі машини виконують основні операції технологічного процесу (зварювання, збирання, фарбування і т.п.)

2. Допоміжні (підйомно-транспортні) ПР виконують команди наступного типу: “взяти”, “перенести”, “покласти”. Вони обслуговують основне технологічне обладнання, автоматично виконуючи операції встановлення і зняття заготовок, деталей або інструментів, завантаження транспортерів, а також працюють на транспортно-складських та інших допоміжних операціях.

3. Універсальні ПР поєднують у собі ознаки виробничих та допоміжних роботів.

За ступенем спеціалізації ПР також поділяються на 3 підгрупи (спеціальні, цільові, багатоцільові):

1. Спеціальні ПР можуть виконувати тільки певні технологічні операції або обслуговувати конкретну модель основного технологічного обладнання.

2. Цільові (спеціалізовані) ПР призначені для виконання технологічних операцій одного виду (зварювання, фарбування, збирання і т.п.) або обслуговування широкої номенклатури моделей основного технологічного обладнання, об’єднаного спільністю маніпуляційних дій.

3. Багатоцільові ПР здатні виконувати різні основні й допоміжні операції , в тому числі ті, що вимагають різних прийомів та дій.

Є такі основні галузі застосування ПР за видом виробництва: відливні, ковальсько-пресові, зварювальні, технологічна обробка, термообробка, нанесення покриттів, автоматичний контроль, збирання, транспортно-складальні роботи.

Використовуються наступні основні системи координатних переміщень: прямокутна (плоска або просторова), циліндрична, сферична. Число ступенів рухомості коливається від однієї до семи.

За вантажопідйомністю ПР розподіляються на надлегкі (до 1 кг), легкі (до 10 кг), середні (до 200 кг), важкі (до 1000 кг) і суперважкі (понад 1000 кг).

За мобільністю ПР розподіляються на стаціонарні та пересувні. За конструктивним виконанням вони бувають убудовані в технологічне обладнання (стаціонарні за мобільністю), підвісні, тощо.

У ПР застосовуються такі типи силового привода: електромеханічний, пневматичний, гідравлічний та комбінований. Відомі три схеми їх розміщення: в середньому блоці, на виконавчих блоках і комбінована.

За типом системи програмного керування ПР бувають жорсткопрограмовані, адаптивні й гнучкопрограмовані.Більшість ПР належить до жорсткопрограмованих; програма їх дії має повний набір команд, що не змінюється в процесі роботи. Адаптивні ПР мають сенсорне забезпечення, що дає СПК інформацію про об’єкт і явища зовнішнього середовища, котра використовується для оперативної корекції керуючої програми.

Гнучкопрограмовані ПР мають СПК, який здатен формувати програму дій на основі поставленої мети, за інформації про об’єкт і явищами зовнішнього середовища, що надходять від датчиків.

За характером програмування швидкості та дискретності переміщення ПР розділяються на наступні види: позиційні, з переміщенням від точки до точки (малоточечні й багатоточечні), контурні, з переміщенням по завданій траєкторії при неперервному керуванні та контролі й комбіновані.

За реалізацією СПК бувають цифрові, аналогові та аналого-цифрові. В аналогових СПК інформація задається у вигляді неперервної змінних при роботі ПР значень фізичних величин. У системах ЧПК (позиційних і контурних) інформація представлена у вигляді цифрових кодів, що зберігаються на швидкозмінних носіях. У аналого-цифрових СПК можуть використовуватися одночасно аналогові й цифрові способи задавання і зберігання інформації.

3.3. Основні технічні показники промислових роботів

ПР характеризуються основними технічними показниками, що несуть у собі інформацію як для вибору ПР з числа випущених промисловістю, так і для проектування нового ПР для визначення галузі виробництва, котра задає свої технологічні вимоги.

До числа основних технологічних вимог належать такі:

– вантажопідйомність,

– число ступенів рухомості,

– робоча зона,

– мобільність.

Під вантажопідйомністю розуміють сумарну вантажопідйомність його рук. Вантажопідйомність руки – це найбільша маса об’єктів маніпулювання, включаючи масу захватного пристрою, яка може переміщуватися рукою при заданих умовах (максимальна або мінімальна швидкість, максимальний виліт руки і т.п.) При виконанні ПР з кількома руками поряд із сумарною вантажопідйомністю повинна вказуватися вантажопідйомність однієї руки.

Для деяких типів ПР важливим показником є зусилля (або обертовий момент), що розвиваються виконавчим механізмом при заданих умовах. До числа таких показників можна віднести зусилля затискання (захвату, утримання) об’єкта маніпулювання захватним пристроєм, робоче зусилля руки ПР уздовж її поздовжньої осі, обертальний момент при ротації захватного пристрою.

Число ступенів рухомості ПР – це сума можливих координатних рухів об’єктів маніпулювання відносно опорної системи (стійки, основи) ПР. Для деяких типів ПР, що застосовуються на операціях збирання, інколи додатково визначають число ступенів рухомості захватного пристрою відносно вузла його кріплення до руки робота.

Похибка позиціювання визначається як відхилення заданої позиції виконавчого механізму від фактичної при багатократному повторенні позиціювання. Ця похибка оцінюється в лінійних або кутових одиницях вимірювання координат. Стосовно ПР важливим показником є сумарна похибка позиціювання всіх виконавчих механізмів, узята як відхилення фактичного положення об’єкта маніпулювання від заданого.

Робоча зона ПР – простір, у котрому при роботі може знаходитися робочий орган маніпулятора. При роботі кількох ПР як характеристикка робототехнічного комплексу наводиться зона спільного обслуговування – частина простору, у котрому переміщення об’єкта маніпулювання можуть виконуватися кількома ПР.

Мобільність ПР визначається його можливістю здійснювати орієнтуючі та транспортуючі рухи відносно опорної системи (стаціонарні ПР) і додатково до названих ще й координатні рухи разом з опорною системою (пересувні ПР).