Промышленный робот - это машина-автомат, состоящий из исполнительного механизма (манипулятора) и системы управления. Исполнительный механизм - манипулятор - пространственный механизм с несколькими степенями свободы, снабженный по каждой из них управляемым приводом. Для захвата объектов манипуляторы оснащаются захватными устройствами (схватами).
Робот-манипулятор Кинематическая схема
Манипулятором называется техническое устройство, предназначенное для воспроизведения рабочих функций руки человека (латинское « manipulus » - пригоршня). Механизм манипулятора образован из пространственной незамкнутой кинематической цепи. Звенья этой цепи имеют названия: 0 – корпус 1 – плечо 2 – предплечье 3 – кисть (захват) 4 - палец Кинематические пары: А – плечевой сустав Р 3 В – локтевой сустав Р 1 С – кистевой сустав Р 3 W = 6n – 5p 1 – 4p 2 – 3p 3 – 2p 4 - p 5 = 6*3 – 5*1 – 3*2 = 7
Промышленные роботы предназначены для замены человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в процессе промышленного производства. Примеры применения : - Гибкие автоматизированные производства, создаваемые на базе ПР, позволяют решать задачи автоматизации (РТК, автоматизация технологических процессов). - Копирующие манипуляторы, управляемые человеком-оператором, необходимы при выполнении различных работ с радиоактивными материалами, при выполнении работ в космосе, под водой, в химически активных средах и т.п. Схема производственного участка сварочных роботов
1. По характеру выполняемых технологических операций - основные; - вспомогательные; - универсальные. 2. По системе координат руки манипулятора: - прямоугольная (а); - цилиндрическая (б); - сферическая (в); - сферическая угловая (ангулярная) (г); - комбинированная; - другие. 3. По числу подвижностей манипулятора.
4. По виду производства: - литейные; - сварочные; - кузнечно-прессовые; - для механической обработки; - сборочные; окрасочные; транспортно-складские. 5. По грузоподъемности: - сверхлегкие (до 10 Н); - легкие (до 100 Н); - средние (до 2000 Н); - тяжелые (до 10000 Н); сверхтяжелые (свыше 10000 Н). 6. По подвижности основания: - мобильные; - стационарные.
7. По типу силового привода: - электромеханический; - пневматический; - гидравлический; комбинированный. 8. По виду программы: - с жесткой программой; - перепрограммируемые; - адаптивные; - с элементами искусственного интеллекта. 9. По характеру программирования: - позиционное; - контурное; - комбинированное. 10. По количеству манипуляторов ПР бывают: - одноманипуляторные (однорукие); - двурукие; - трехрукие; - четырехрукие.
1 – ВВВ, три вращательных КП; 2 – ВВП, две вращательных КП и одна поступательная КП; 3 – ПВП, ВПП, ППВ, две поступательных КП и одна вращательная КП; 4 – ППП – три поступательных КП. Если поступательных переносных степеней подвижности три (П=3), а вращательных вообще нет (В=0), то базовая система координат является прямоугольной (а), а рабочая зона имеет форму параллелепипеда. В том случае, когда П=2, В=1, рабочая зона ПР приобретает цилиндрическую форму, вернее форму неполного цилиндра (б). Если П=1, В=2, то рабочая зона представляет собой неполный шар, а базовая система координат R, , является сферической. Это наиболее универсальная система координат. При П=0, В=3 получают ангулярную (угловую) базовую систему координат , , .
Функциональная схема ПР
РТК – автономно действующее средство производства, состоящее из одной или группы единиц производственного оборудования и взаимодействующее с одним ПР, включающее набор вспомогательного оборудования, обеспечивающее автоматический цикл работы внутри комплекса. Состав РТК: Манипулятор (поворотный, линейный) Исполнительные устройства (схват, технологический комплекс, который выполняет заданные операции) Измерительные устройства Вспомогательное оборудование
РТК – это наиболее эффективное средство решения задач комплексной автоматизации, работающее по принципу гибкой «безлюдной» технологии под управлением компьютеров. Достоинства РТК: 1. Повторяемость (стабильность, качество). 2. Точность позиционирования. 3. Стабильность. 4. Производительность.
Автоматизация – одно из направлений научно-технического прогресса, использующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, либо существенного уменьшения степени этого участия или трудоёмкость выполняемых операций. Экономический эффект как целевая функция автоматизации
Термину «робот» в 2011 году исполнилось 90 лет. Это широко использующееся сейчас слово впервые применил чешский писатель Карел Чапек в пьесе R.U.R. (Rossum's Universal Robots) для описания человекоподобных механизмов, выполняющих рутинную работу (от чеш. robota ). Три закона роботехники (Айзек Азимов) : - Робот не может нанести человеку вред или допустить, чтобы человеку был причинён вред. - Робот должен повиноваться приказам человека, за исключением случаев, когда эти приказы противоречат I Закону. - Робот должен беспокоиться о собственной безопасности, лишь пока это не противоречит I и II Законам.
Манипуляторы с автоматическим управлением называются промышленными роботами. ПР по степени совершенства принято делить на роботов 1-го, 2-го и 3-го поколений. Роботы 1-го поколения имеют «жесткую» программу и требуют точного позиционирования деталей, с которыми работают (методы обучения). Робот 1-го поколения, осуществляющий транспортные операции
Роботы 2-го поколения – устройства, приспособленные к изменяющейся внешней обстановке и не требующие точного позиционирования деталей (адаптивные роботы). Силомоментное очувствление Системы технического зрения (СТЗ) Локационные системы Тактильные системы
Роботы 3-го поколения способны выбирать способ движения в зависимости от окружающей обстановки (интеллектуальные роботы). Интеллектуальные роботы - это роботы, которые могут распознавать объекты и их состояние и на основе такого распознавания автоматически определять действия, которые им следует выполнить. Блок-схема системы управления интеллектуальным роботом
Персоналии Павловский Владимир Евгеньевич Доктор физико-математических наук Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, г. Москва
Робот IRB 2400
Основные элементы робота Общий вид
Промышленный робот (ПР) — автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и системы управления (позволяющей перепрограммировать в широких пределах движения исполнительных органов манипулятора, их количество и траекторию; а также задать другие количественные и качественные параметры конфигурации робота и оснастки), которое применяется для перемещения объектов в пространстве и для выполнения различных производственных процессов. Операции, выполняемые ПР: Основные технологические операции (сварка, окраска, сборка и др.) Вспомогательные технологические операции (загрузка-выгрузка технологического оборудования, транспортные и др.). При сменной технологической оснастке выполняемые операции могут совмещаться одним роботом.
