Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

Скачать файл (2,90Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Учебное пособие

Дисциплина: Автоматизация

Добавлен: 15.11.2018

Просмотров: 7076

Скачиваний: 85

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

5.3. Промышленные роботы

Роботы – это машины с человекоподобным (антропоморфным) поведени-

ем, которые частично или полностью выполняют функции человека.

Промышленные роботы – это машины, способные заменить человека в

промышленности.

Известный писатель - фантаст Айзек Азимов впервые применил слово ро-

бототехника (robotic) для научно-технического направления, изучающего робо-
тов, а также сформулировал основные законы робототехники:
1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить,

чтобы человеку был причинён вред.

2. Робот должен подчиняться командам человека, если эти команды не проти-

воречат первому закону.

3. Робот должен заботиться о своей безопасности, пока это не противоречит

первому и второму закону.

а б

в г

Рис. 23. Промышленные роботы в составе ГПМ:

–

мобильный робот; б

–

робот на загрузке/разгрузке паллет; в

–

робот, обслуживающий

станок и шаговый конвейер; г

–

«робот-многостаночник»

Внедрение в робототехнику, кибернетических, оптических, сенсорных си-

стем, лазерной техники и программного обеспечения делают роботов всё со-
вершеннее и самостоятельнее. На рис. 23 представлены примеры использова-
ния промышленных роботов в составе ГПМ.

5.4. Управление промышленными роботами

Управление современными ПР осуществляется посредством программ.

Фирмы, производители робототехники, разрабатывают собственные языки про-
граммирования и средства вспомогательного программного обеспечения. Фир-
мы, занимающиеся внедрением робототехники, делают основной упор на адап-
тационное программное обеспечение для условий конкретного производства.
Программы пишут в обычных текстовых редакторах, хотя некоторые компании
вводят для своих роботов собственные редакторы. Программные языки роботов
не унифицированы (т. е. не подходят к роботам других производителей).

Программирование роботов подразделяется на три вида:
On-line программирование (обучение на месте установки). Захват робота, с

инструментом  или  заготовкой  подводится  к  точкам  требуемой  траектории  и
происходит  запоминание  этого  места  в  системе  координат  робота.  Для  точек
этой  траектории  движения  можно  задать  скорость,  ускорение  и  торможение,
последовательность обхода, количество повторений, тип движения, точность и
т.п. К недостаткам такого программирования относится невозможность выпол-
нения технологических операций в период обучения.

Offline програмирование. Текстовое программирование – текстовое описа-

ние траекторий, их последовательности, опроса периферийных устройств, вза-
имодействия  с  обслуживающим  персоналом  и  обеспечения  безопасности.  Со-
ставленная  таким  образом  программа  загружается  тем  или  иным  способом
(диск или сетевое соединение) в компьютер робота, проходит тест на ошибки,
программа корректируется, выполняются контрольные циклы, ПР приступает к
работе.

Графическое 3D программирование (например, программирование моде-

лей Автокада). Разработаны программы, позволяющие накладывать траектории
движения робота на графические модели деталей и затем перерабатывать их в
язык программирования роботов. Они также позволяют создавать модели уста-
новок роботов с технологическим оборудованием и наглядно отображать тех-
нологический процесс. Эти программы экономят время и практически не оста-
навливают производство.

Многие программные комплексы содержат в своей структуре элементы

всех видов программирования, а расстановка приоритетов делегирована опера-
торам и наладчикам.

5.5. Классификация промышленных роботов

Промышленные роботы классифицируются по следующим признакам:

по характеру операций: основные, вспомогательные, универсальные;
по  виду  производственных  процессов:  литейные,  сварочные,  станочные,  сбо-
рочные, окрасочные, транспортно-складские;
по  системе  координат  руки  манипулятора:  прямоугольная,  цилиндрическая,
сферическая, сферическая угловая, другие;
по числу подвижностей манипулятора;
по  грузоподъемности:  сверхлегкие  (до  10  Н),  легкие  (до  100  Н),  средние  (до
2000 Н), тяжелые (до 10000 Н), сверхтяжелые (свыше 10000 Н);
по типу силового привода: электромеханический, пневматический, гидравличе-
ский, комбинированный;
по подвижности основания: мобильные, стационарные;
по  виду  программы:  с  жесткой  программой,  перепрограммируемые,  адаптив-
ные, с элементами искусственного интеллекта;
по характеру программирования: позиционное, контурное, комбинированное.

5.6. Структурная схема промышленного робота

Манипулятор промышленного робота должен обеспечивать движение вы-

ходного  звена  и,  закрепленного  в  нем  объекта  манипулирования,  по  заданной
траектории и с заданной ориентацией. Для полного выполнения этого требова-
ния механизм манипулятора должен иметь не менее шести подвижностей (ше-
сти  степеней  свободы),  причем  движение  по  каждой  из  них  должно  быть
управляемым.

Рис. 24. Структурная схема трехподвижного манипулятора

[

http://wwwcdl.bmstu.ru/rk2/index_2.htm

]

Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена 0 и

трех подвижных звеньев 1, 2 и 3. Механизм этого манипулятора соответствует
цилиндрической системе координат. В этой системе звено 1 может вращаться
относительно звена 0 (относительное угловое перемещение



), звено 2 пере-

мещается по вертикали относительно звена 1 (относительное линейное пере-
мещение S

) и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно

звена 2 (относительное линейное перемещение S

). На конце звена 3 укреплено

захватное устройство – схват, предназначенный для захвата и удержания объ-
екта манипулирования.

Звенья основного рычажного механизма манипулятора образуют между

собой три одноподвижные кинематические пары (одну вращательную А и две
поступательные В и С) и могут обеспечить перемещение объекта в простран-
стве без управления его ориентацией.

Для выполнения каждого из трех относительных движений манипулятор

должен быть оснащен приводами, которые включают двигатели, передачи и си-
стемы датчиков обратной связи, функциональная схема представлена на рис.
25.

Для реализации заданного закона движения система оснащена программо-

носителем – устройством, сохраняющим и задающим программу движения.

Преобразование заданной программы движения в сигналы управления

двигателями осуществляется системой управления. Эта система включает
ЭВМ, с соответствующим программным обеспечением, цифроаналоговые пре-
образователи и усилители. Система управления в соответствии с заданной про-
граммой формирует и выдает на исполнительные устройства приводов (двига-
тели) управляющие воздействия u

. При необходимости она корректирует эти

воздействия по сигналам



, которые поступают в нее от датчиков обратной

связи.

Рис. 25. Функциональная схема промышленного робота

5.7. Технические характеристики промышленных роботов

Рабочее пространство робота – часть пространства, ограниченная оги-

бающими поверхностями, к множеству возможных положений его звеньев.

Зона обслуживания робота – часть пространства, соответствующая мно-

жеству возможных положений центра схвата манипулятора.

Быстродействие робота определяют максимальной скоростью линейных

перемещений центра схвата манипулятора. Различают роботы с малым (V

<0.5

м/с), средним (0.5 < V

< 1.0 м/с) и высоким (V

>1.0м/с) быстродействием. Со-

временные ПР имеют в основном среднее быстродействие и только около 20% -
высокое.

Точность манипулятора характеризуется абсолютной линейной погреш-

ностью позиционирования центра схвата. Промышленные роботы делятся на
группы с малой (



< 1 мм), средней (0.1 мм <



< 1 мм) и высокой (



< 0.1

мм) точностью позиционирования.

На рис. 26 представлена популярная модель промышленного робота IRB

2400, разработанная группой компаний ABB. По данным производителя выпу-
щено свыше 14 тысяч роботов этой модели, которые используются для сборки,
загрузки, точечной и дуговой сварки, упаковки, окраски и т.д.