Введение в робототехнику. Цикловое управление манипуляторами и технологическим оборудованием, страница 10

Мы уже говорили, что промышленные роботы в производстве выполняют функции, аналогичные двигательным функциям человека. И хотя основная задача роботов - перемещение в пространстве предметов производства (или) технологической оснастки, функции эти весьма разнообразны. В самом деле, область применения роботов сегодня—это кузнечно-прессовое и литейное производство, электросварка, окрасочные и сборочные операции, механическая и термическая обработка металлов, изготовление деталей из пластмасс, транспортно-складские операции и др. Разнообразие технологических операций, геометрических форм и размеров объектов производства, траекторий движения исполнительных органов является причиной того, что робот должен иметь широкие функциональные возможности, в первую очередь это относится к тем двигательным функциям, которые он должен выполнять.

Разнообразие и сложность двигательных функций робота зависят от кинематической избыточности его исполнительной системы. Именно исполнительная система обеспечивает воздействие робота на объекты производ­ства и перемещает их в пространстве в ходе технологи­ческого процесса. Под исполнительной системой про­мышленного робота понимается механизм, состоящий из рабочего органа, манипулятора (или манипуляторов), устройства передвижения (транспортировки) робота и привода. Если провести аналогию между органами че­ловека и конструкцией робота, то манипуляторы выпол­няют функции рук человека, а устройство передвиже­ния — ног. Конечности человека, его «исполнительные органы», приводятся в движение мышцами. У робота аналогичной по функциям энергетической системой явля­ется привод, преобразующий энергию в движение его исполнительных органов.

Рис. 4.  Окрасочный робот "Контур-002"

Стремление к расширению функциональных возмож­ностей робота, повышению его универсальности, гибко­сти приводит к усложнению в первую очередь исполни­тельной системы и системы управления. Например, в ча­совом производстве на операциях сборки широко используются простейшие роботы с двумя степенями подвижности. Такой робот берет деталь, поступающую на позицию загрузки из вибробункера, перемещает ее к платине часов, поступающей на позицию сборки по конвейеру, и устанавливает деталь на платину. Располо­жение детали на позиции загрузки и платины постоян­но; поэтому траектория перемещения детали всегда оди­накова, и передвигать детали по другим траекториям робот просто не может: такова конструкция его испол­нительных органов. Управлять подобным роботом, поэто­му очень несложно: необходимо только задавать коман­ды включения приводов одной или другой степени под­вижности робота в нужном порядке. Если сравнить с этим роботом окрасочный робот «Контур-002» (рис. 6), можно убедиться, насколько сложнее у него и конструкция манипулятора, и система управления. Конструкция манипулятора позволяет в пределах рабочей зоны перемещать краскопульт по любой траектории, изменяться может также и скорость его пере­мещения. А при окраске какого-либо конкретного изделия краскопульт должен перемещаться по вполне определенной траектории и с заданной скоростью. Именно система управления и позволяет обеспечить однозначность поведения робота при выполнении конкретных технологических операций. Эта однозначность задается управляющей программой.

При создании и внедрении робототехнических систем производство сосуществуют две тенденции. Одна из них -  стремление к максимальной организации производственной среды и тем самым к уменьшению разнообразия внешней среды робота. При таком подходе сни­жаются требования к функциональным возможностям робота и, следовательно, уменьшается сложность самих роботов. Другой тенденцией является оснащение роботов средствами, позволяющими им приспособиться, адапти­роваться к изменениям производственной среды. Инфор­мационная система робота позволяет воспринимать изменения, как внешней среды, так и внутреннего состоя­ния робота, осуществить предварительную обработку этой информации и передать се системе управления ро­бота в целях выработки соответствующих управляющих воздействий для его исполнительных органов.