Производственные роботы используются для выполнения технологических операций различных видов производств - литейного, сварочного, кузнечно-прессового, сборочного, окрасочного и т.п. Транспортные роботы предназначаются для межоперционной передачи заготовок, для автоматической загрузки и выгрузки, для укладки готовых изделий в тару и т.п.
Степень универсальности роботов обусловливает необходимый уровень соответствия ПР запланированным работам. Специальные ПР предназначаются обычно для выполнения однотипных операций. Они просты, экономичны и удобны в эксплуатации. Специализированные ПР используются для выполнения однотипных операций, в пределах которых обладают необходимой гибкостью. Технологические возможности специализированных роботов, состоящих из унифицированных модулей, расширяются путем варьирования компоновки ПР в зависимости от конкретных требований производства. Универсальные ПР предназначены для выполнения самых разнообразных операций при обширной номенклатуре изделий. Роботы этого типа имеют возможность быстрого перепрограммирования, но они соответственно дороже и сложнее в эксплуатации. Универсальные ПР обладают :6-ю и более степенями подвижности.
Роботы с неподвижными корпусами используются как при обслуживании различного оборудования, так и при выполнении основных технологических операций. При этом они могут устанавливаться на подставках различных конструкций перед обслуживаемым оборудованием или непосредственно на нем. Эти ПР удобны в эксплуатации, но их технологические возможности ограничены пределами рабочей зоны манипулятора.
Подвижные напольные ПР перемещаются вдоль технологического оборудования на рельсовых направляющих или на автоматических тележках-робокарах. Подвижные подвесные ПР передвигаются по монорельсам, расположенным над обслуживаемым оборудованием. Подвижные ПР могут обслуживать несколько единиц технологического оборудования, расположенного вдоль трассы передвижения. Это расширяет технологические возможности ПР, но усложняет условия эксплуатации. Особую группу составляют ПР вертикального перемещения, использующие захватные устройства для пошагового перемещения по стенкам.
Грузоподъемность определяет способность ПР брать, удерживать и транспортировать предметы с регламентируемой массой. Эта характеристика ПР наряду с подвижностью корпуса является одной из основных классификационных характеристик. Сверхлегкие роботы грузоподъемностью не выше 1 кг в основном применяются на вспомогательных операциях и при сборке. Обычно они представляют собой простые специализированные пневматические ПР, обладающие высоким быстродействием. ПР малой грузоподъемности обладают средним быстродействием и более сложной кинематикой движений при различных типах приводов. ПР средней грузоподъемности бывают специальными, специализированными и универсальными. Приводы у них чаще всего гидравлические, электромеханические и универсальные, обеспечивающие скорость перемещений около 0,5 м/с. Тяжелые ПР грузоподъемностью свыше 100 кг относятся к группе специальных и специализированных. Движения реализуются гидравлическими и электромеханическими приводами с малым быстродействием.
Классификация промышленных роботов (ПР)
| Классификационные признаки | Подклассы промышленных роботов | ||
| По функциональному назначению | Производственные | ||
| Транспортные | |||
| По специализации | Универсальные | ||
| Специальные | |||
| Специализированные | |||
| По мобильности | Стационарные | Встроенные в оборудование | |
| Напольные | |||
| Передвижные | Напольные | ||
| Подвесные | |||
| Вертикального перемещения | |||
| По грузоподъемности | Сверхлегкие (до 10 Н) | ||
| Малой грузоподъемности (до 100 Н) | |||
| Средней грузоподъемности (до 2000 Н) | |||
| Большой грузоподъемности (свыше 2000 Н) | |||
| По типу привода | Электромеханические | ||
| Пневматические | |||
| Гидравлические | |||
| Комбинированные | |||
| По типу системы управления | Программируемые | Цикловые | |
| Позиционные | |||
| Контурные | |||
| Адаптивные | |||
| По типу системы координат | Прямоугольные | ||
| Полярные | Цилиндрические | ||
| Сферические | |||
| Ангулярные | |||
| По точности позиционирования | Малая (погрешность 1 мм и более) | ||
| Средняя (погрешность от 0,1.до.1 мм) | |||
| Высокая (погрешность менее 0,1) | |||
| По степени подвижности манипулятора | Малая (с числом степеней свободы до 3) | ||
| Средняя (с числом степеней свободы от 4 до 6) | |||
| Высокая (с числом степеней свободы 6 и более) | |||
| По быстродействию | Малое (линейная скорость до 0,5 м/с) | ||
| Среднее (линейная скорость от 0,5 до 1,0 м/с) | |||
| Большое (линейная скорость свыше 1,0 м/с) | |||
| По числу манипуляторов | Одноманипуляторные | ||
| Двухманипуляторные | |||
| Многоманипуляторные | |||
Пневматические приводы применяются в ПР с грузоподъемностью, как правило, до 10 кг и создаются на базе пневматических цилиндров и турбинок. Преимущество подобных приводов заключается в простоте и надежности конструкции, а также дешевизне сжатого воздуха как вида энергии. Недостатки прежде всего связаны со сложностью промежуточного позиционирования исполнительного механизма и управлению скоростью при перемещении. Гидравлические приводы применяются в ПР с большой грузоподъемностью и создаются на базе гидравлических цилиндров и двигателей. Гидравлические приводы компактны и способны развивать большие усилия. Технологические возможности их расширяются за счет обеспечения регулирования усилий в исполнительных механизмах и скоростей перемещения. Недостатки данных приводов—небольшая быстроходность и повышенные требования к условиям эксплуатации, связанные с использованием жидкости в качестве рабочего тела. Электромеханические приводы применяются в ПР с различной грузоподъемностью и создаются на базе электродвигателей постоянного и переменного тока, а также шаговых двигателей. Роботы с электроприводами обладают наибольшей технологической гибкостью и хорошо стыкуются с обслуживаемым оборудованием. Они достаточно надежны в работе, просты в обслуживании, регулировании, не имеют трубопроводов, так как питаются электроэнергией. К их недостаткам можно отнести сравнительно низкие показатели удельной мощности. Комбинированные приводы представляют собой различные сочетания рассмотренных типов приводов и создаются для расширения технологических возможностей ПР.
Цикловое программное управление обеспечивает обычно позиционирование с помощью механических упоров, располагаемых в крайних положениях по каждой степени подвижности. Для увеличения числа точек позиционирования применяют дополнительные промежуточные выдвижные упоры. Цикловые системы наиболее просты, дешевы и надежны в эксплуатации. Их недостатками являются малая универсальность и ограниченные технологические возможности. Позиционное программное управление обеспечивает от десятков до сотен программируемых точек траектории движение по каждой степени подвижности. В этом случае при программировании задается соответствующий набор точек рабочей зоны, через которые последовательно должны пройти звенья манипулятора при выполнении программы. Позиционное управление повышает универсальность и технологические возможности ПР, однако не позволяет регулировать траектории между заданными точками. Контурное управление позволяет производить перемещение манипуляторов ПР по непрерывным траекториям и с непрерывно программируемой скоростью движения. Комбинированные системы программного управления создаются для оптимального сочетания цикловых, позиционных и контурных типов управления. Адаптивное управление обеспечивает расширение возможностей ПР за счет использования систем очувствления на базе сенсорных устройств, позволяющих определять положение, конфигурацию и другие параметры объектов манипулирования и окружающей среды. В соответствии с полученными сигналами производится автоматическое изменение управляющей программы. Адаптивные ПР могут работать в условиях неопределенности без специальных приспособлений, например для ориентации деталей перед захватом.
Степень подвижности определяет способность ПР к выполнению сложных движений в процессе работы. Малая подвижность—с числом степеней подвижности до 3 характерна для специальных роботов. Она упрощает конструкцию ПР, но одновременно ограничивает его возможности. Средняя подвижность—с числом степеней подвижности до 6 -- характерна для специализированных и универсальных ПР. Высокая подвижность предполагает наличие более 6 степеней подвижности. В промышленном производстве целесообразность использование такого числа степеней подвижности возникает сравнительно редко.
Число манипуляторов наряду с быстродействием обусловливает производительность ПР. Одноманипуляторные ПР применяются для осуществления транспортно-установочных операций с высоким быстродействием или для обслуживания технологического оборудования при выполнении основной операции, требующей значительного машинного времени. Двухманипуляторные ПР используются для взятия, транспортировки, загрузки и разгрузки изделий при обслуживании оборудования с малым рабочим циклом. Два манипулятора позволяют совмещать операции загрузки и разгрузки, что сокращает продолжительность технологического процесса. Многоманипуляторные роботы относятся к группе специальных и используются в производствах, имеющих возможность одновременного обслуживания нескольких единиц технологического оборудования. Захватные устройства манипуляторов