DJVU

      ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) В манипуляторах с автоматическим управлением звенья исполнительного механизма получают движения от сервоприводов, работающих по заданной программе подобно станкам с программным управлением. Управляющий механизм служит в этом случае только для выработки программы работы исполнительного мехапизма. Все действия оператора, связанные с перемещением звеньев управляющего механизма, преобразуются посредством датчиков перемещений в электрические или механические сигналы и записываются па магнитную ленту или перфоленту. Полученная программа может многократно использоваться для управлепия манипулятором. Манипуляторы с автоматическим управлением могут использоваться не только для работы во вредпых условиях, но и для механизации однообразных и утомительных операций при обработке и сборке изделий. В этих случаях манипуляторы с автоматическим управлением называют промышленными роботами.
      Промышленный робот. Одной из разновидностей машин-автоматов является промышленный робот, т. е. переналаживаемая автоматическая машина для выполнения различных манипуляционных действий в производственном процессе. Переналадка включает в себя перепрограммирование и механическую переналадку робота, а манипуляционные действия заключаются в перемещении и ориентировании в пространстве объектов манипулирования. Свойство переналаживаемосз и является основным свойством робота, отличающим его от других автоматических машин, причем предполагается, что перепаладка робота может быть произведена быстро, а операции, выполняемые роботом, имеют универсальный характер, т. е. могут быть использованы в различных производственных процессах при обработке и сборке изделий. Характерным свойством робота являемся также то, что он предназначен для выполнения манипуля-циоппых действий, иод которыми понимаются действия, выполняемые рукой человека по перемещению и ориентированию в пространстве объектов труда. Манипуляционные действия выполняются к производственных процессах, используемых в промышленности. Отсюда происходит название рассматриваемых роботов — промышленные роботы, и этим они отличаются от космических п подводных роботов, имеющих другие цели.
      Манипулятор как техническое устройство можно считать составной частью промышленного робота. Тогда согласно ГОСТ 25686 — 85 промышленный робог определяется как автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности), и перепрограммируемою устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.
      Исполнительное устройство промышленного робота. Промышленный робот состоит из трех основных частей: исполнительного устройства, приводов и системы управления.
      Исполнительным устройством промышленного робота называется устройство, выполняющее все его двигательные функции. В состав исполнительного устройства входят один или несколько манипуляторов и устройство передвижения. Манипулятор представляет собой многозвенный пространственный механизм со многими степенями свободы, в котором рабочее звено несет рабочий инструмент или .шхватное устройство (захват), предназначенное для захватывания и удержания объекта производства или технологической оснастки. Ксли захватывание и удержание производится относительным перемещением частей захватного устройства, то оно называется схватом. Кроме схватов могут быть также захватные устройства в виде вакуумных присосков, магнитов и т. п.
      Приводы промышленных роботов. Приводы промышленных роботов предназначены для приведения в движение звеньев манипулятора и передвижения самого робота. Они могут быть трех видов: гидравлические, пневматические и электрические. Наибольшее распространение имеют гидравлические приводы и несколько меньшее — пневматические. Электромеханический привод сейчас применяется реже других, но в будущем его роль будет возрастать с появлением специальных электродвигателей, которые не будут требовать редукторов, будут иметь малый момент инерции и повышенную нагрузочную способность. Применяются электроприводы как непрерывного, так и дискретпого действия (шаговые двигатели). К достоинствам электропривода по сравнению с ппевмо- и гидроприводом можно отнести отсутствие трубопроводов, легкость монтажа и наладки, простоту эксплуатации. В последнее время появились унифицированные электромеханические модули (блоки) дня отдельных видов движения (подъем, поворот и т. п.). Из этих ню-дулей можно составлять исполнительные устройства роботов прп различных сочетаниях требуемых перемещений захвата. Разработка и выпуск унифицированных модулей, наряду с улучшением качества специальных электродвигателей, будут способствовать распространению электропривода в промышленных роботах.
      Пневматический привод применяется обычно в промышленных роботах небольшой грузоподъемности. Основные его достоипства — простота управления, если только требуется переместить захват из одной точки пространства в другую, низкая стоимость и сравнительно большой срок службы. Выполняется пневмопривод в виде пневмоцилиндра, т. е. цилиндра с поршпем, причем цилиндр может быть длинноходовым. Для поворота звеньев используется комбинация пневмоцилиндра с реечной передачей. К недостаткам пневмоцилиид-ра, кроме указанного ограничения тто грузоподъемности, можно отнести трудность регулирования скорости движения звеньев манипулятора.
      Гидравлический привод применяется для промышленных роботов большой грузоподъемности, а также в тех случаях, когда надо иметь плавное торможение звеньев и регулирование скорости их движения. Поступательное движение выполняется гидроцилиндром, вращение — поворотным гидромотором (реже — комбинацией гидро-цилиндра с реечной зубчатой передачей). Для торможения применяется обычно регулируемый дроссель, синтез которого изложен в § 107. К недостаткам гидропривода следует отнести сложность обслуживания и эксплуатации (возможны утечка масла, засорение трубопроводов ИТ. п.).
      Приводы всех трех указанных типов могут располагаться непосредствеппо на подвижпых звеньях манипулятора или же быть вынесенными на стойку (корпус робота). В нервом случае получается более простая и жесткая конструкция, так как отсутствуют слож-пые передаточные механизмы с длипными кинематическими цепями. Но при этом снижается грузоподъемность манипулятора и ухудшаются его динамические характеристики. Кроме того, затрудняется работа в труднодоступных местах из-за подводящих трубопроводов, шлангов и электроприводов. Во втором случае открывается возможность использования одного приводного устройства для управления несколькими звеньями, но затрудняется проектирование, изготовление и монтаж многоступенчатого передаточного механизма с несколькими степенями свободы (например, многоступенчатого зубчатого конического дифференциала с трубчатыми валами).
      Автооисратор. В тех случаях, когда манипуляционные движения в производственном процессе могут выполняться по одной и той нее программе (автоматизация смены инструмента, извлечение отливок, подача листовых заготовок в рабочую зону штампа и т. п.), применяют автооператоры, которые отличаются от промышленных роботов отсутствием перепрограммирования. По ГОСТ 25686 — 85 автооператор есть автоматическая машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора или совокупности манипулятора и устройства передвижения и неперепрограммируемою устройства управления.
      § 116. Технические показатели манипуляторов
      Число степеней свободы манипуляторов. Манипулятор, как правило, предназначен для выполнения многих разнообразных движений, цель которых может изменяться не только при переходе к другому виду работ, по и при изменении внешних условий. Други-
      ми словами, манипулятор есть многоцелевая система. Число степеней свободы мапипулятора, как многоцелевой системы, должно выбираться в соответствии с той целью, которая требует максимальной подвижности захвата. Например, для воспроизведения пространственного движения захвата в общем случае манипулятор должен иметь шесть степеней свободы. Если же надо воспроизвести пространственную траекторию только одной точки захвата, то необходимое число степеней свободы уменьшается до трех.
      В промышленных роботах три степени свободы, необходимые для перемещения центра захвата в заданную точку пространства, называются переносными. Для ориентации рабочего органа (захвата) необходимы еще три степени свободы, называемые ориентирующими. Устройство передвижения дополнительно дает до трех степеней свободы при плоском движении и до шести — при пространственном.
      Маневренность манипулятора. Маневренностью мапипулятора называется число его степеней свободы при неподвижном захвате. Маневрепность дает возможность звепьям манипулятора обходить препятствия или же располагаться в более удобпой позиции при одном и том же положении захвата. В маневренность не следует включать местные («лишние») степени свободы. Например, при последовательном соединении двух сферических пар образуется местная степень свободы в виде вращения одного звепа вокруг прямой, соединяющей центры сферических пар. Эта степень свободы по влияет на движение других звеньев и потому не повышает маневренности манипулятора. Иногда используют маневренность манипулятора для улучшения качественных показателей решения основной задачи, т. е. избыточное число степеней свободы сверх необходимого для решения основной задачи используется для получения оптимальпых значений дополнительных критериев: быстродействия, минимума затраты энергии и т. п.
      Рабочее пространство и зоны обслуживания манипулятора. Рабочим пространством манипулятора называется пространство, в котором может находиться исполнительное устройство при функционировании манипулятора. Та часть рабочего пространства, в котором может находиться рабочий орган при функционировании манипулятора, называется рабочей зоной. Вид рабочей зопы определяется переносными степенями свободы и зависит от кинематических пар манипулятора и их взаимной ориентации. Наибольшее распространение имеют рабочие зоны в виде плоскости, поверхности, параллелепипеда, цилиндра и шара. Видам рабочей зоны соответствуют системы координат, в которых определяются движения захвата: прямоугольная, цилиндрическая, сферическая. Однако не все части рабочей зопы одинаково удобны для выполнения заданных движений. Зоной обслуживания называется часть рабочей зоны, в которой рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением манипулятора и установленными значениями их характеристик.