Автоматизированное управление поточно-транспортными системами

Рабочим органом манипулятора является захват, имитирую­щий кисть человека и обеспечивающий фиксацию и утвержде­ние объекта манипулирования.

В процессе выполнения рабочих операций манипулятор (ро­бот) обеспечивает перемещение и укладку заготовок и деталей, установку оснастки и инструмента — объектов манипулирования в рабочей зоне. Рабочей зоной манипулятора является область пространства, к которой имеет доступ захват (кисть) манипу­лятора.

Структурная схема робота показана на рис.1. Манипуля­тор робота связан с системой управления через блоки управле­ния приводами и преобразователей информации от датчиков положения в числовой код. Основу системы управления состав­ляет микроЭВМ, обеспечивающая анализ состояния технологи­ческого оборудования, обслуживаемого роботом, и рабочего ор­гана манипулятора, формирование и выдачу команд управле­ния приводами манипулятора. Подготовка управляющих прог­рамм робота может выполняться в двух режимах — базовом и адаптивном (следящем). В базовом режиме предварительно планируются технологические операции и способы взаимодей­ствия с технологическим оборудованием, затем составляется программа. В адаптивном режиме программа движений манипулятора готовится с использованием пульта ручного управле­ния. При этом фиксируются все движения манипулятора, кото­рые впоследствии будут выполняться под управлением микро­ЭВМ.

Современные роботы и манипуляторы используют три основ­ных способа позиционирования рабочего органа: 1) по упорам; 2) по зафиксированному числу точек; 3) в произвольной точке рабочего пространства.

Схема позиционирования рабочего органа по упорам связа­на с цикловой системой управления. При этом процессе подго­товки манипулятора к работе заранее фиксируются базовые точки пространства, выставляются упоры, ограничивающие движение манипулятора в определенном направлении, и произ­водится программирование движений и действий захвата.

При способе установки рабочего органа манипулятора по зафиксированному числу точек применяют позиционную систе­му управления. В этом случае осуществляется движение рабо­чего органа по заданным точкам без контроля траектории дви­жения. Остановка рабочего органа производится при срабаты­вании одного (заданного) из путевых датчиков, установленных на звеньях манипулятора.

Для позиционирования рабочего органа манипулятора в про­извольной точке применяют контурную систему управления. Та­кая система позволяет осуществлять движение рабочего орга­на по заданной траектории с установленным распределением значений скорости и ускорений во времени,

Число степеней подвижности манипулятора определяет воз­можные виды движений и формы траекторий рабочего органа.

Для классификации роботов и манипуляторов применяют различные конструктивные признаки — вид системы управле­ния, степень универсальности, способ позиционирования рабоче­го органа, число степеней подвижности и др.

По виду системы управления выделяются манипуляторы с ручным и полуавтоматическим (супервизорным) управлением, промышленные роботы с автоматическим управлением. При ручном управлении манипулятор копирует действия руки опе­ратора. Полуавтоматическое управление реализуется чередова­нием ручного и автоматического управления отдельных частей рабочего цикла. В процессе автоматического управления все функции робота осуществляются без участия оператора.

По степени универсальности роботы и манипуляторы делят­ся на три группы — универсальные, специализированные и спе­циальные. Универсальные манипуляторы (роботы) могут быть использованы для различных технологических целей. Универ­сальность обеспечивается быстрым перепрограммированием устройства управления, набором различных захватов и возмож­ностью переключения на различные режимы работы. Специализированные манипуляторы (роботы) предназначены для вы­полнения определенных операций. Специальные манипуляторы работают по зафиксированной программе, выполняя простую операцию.

В практике наибольшее распространение получили манипу­ляторы с числом степеней свободы от 3 до 7. Механическая система манипуляторов реализует три группы движений — об­щие, региональные и локальные.

Общие движения манипулятора связаны с его перемещени­ем в пределах цеха, завода.

Региональная подвижность манипулятора определяется пе­ремещениями рабочего органа при неподвижном основании. Локальные движения ориентируют кисти и производят захват объекта манипулирования.

Грузоподъемность манипулятора является одной из основ­ных технических характеристик, определяющих сферу его при­менения.

По виду привода манипуляторы изготавливаются с электро-, гидро- и пневмодвигателями. В качестве двигателей прямоли­нейного перемещения используются гидро- и пневмоцилиндры, линейные электродвигатели. Для обеспечения вращательных движений применяют пневмо- и электродвигатели, гидромоторы, роторные и радиально-поршневые двигатели.

Выбор манипуляторов и роботов производится на основе следующих требований: необходимых функций по отношению к выполняемой операции и внешней среде, грузоподъемности, простоте конструкции, технологичности применения, минималь­ной стоимости, виду привода, точности позиционирования и т, п.

Следует отметить, что в процессе выбора робототехнических средств приходится разрешать целый ряд противоречий, зало­женных в требования. Выбор манипуляторов или роботов начи­нается с анализа требований технологического процесса. При этом предпочтение может быть отдано манипуляторам с гид­равлическим приводом. В ряде случаев, где не требуется высо­кая грузоподъемность (например, при ультразвуковом контро­ле качества изделий), целесообразно применять манипуляторы с пневматическим приводом. Для выполнения высокоточных операций с большой степенью гибкости применяется электриче­ский привод.

Системы управления манипуляторами позволяют автомати­зировать работу манипулятора.