Машины и оборудования (стр. 5 из 6)
12.3. Классификация промышленных роботов.
Промышленные роботы классифицируются по следующим признакам:
o по характеру выполняемых технологических операций: основные, вспомогательные, универсальные;
o по виду производства: литейные, сварочные, кузнечно-прессовые, для механической обработки, сборочные, окрасочные, транспортно-складские;
o по системе координат руки манипулятора: прямоугольная, цилиндрическая, сферическая, сферическая угловая (ангулярная), другие;
o по числу подвижностей манипулятора;
o по грузоподъемности: сверхлегкие (до 10 Н), легкие (до 100 Н), средние (до 2000 Н), тяжелые (до 10000 Н), сверхтяжелые (свыше 10000 Н);
o по типу силового привода: электромеханический, пневматический, гидравлический, комбинированный;
o по подвижности основания: мобильные, стационарные;
o по виду программы: с жесткой программой, перепрограммируемые, адаптивные, с элементами искусственного интеллекта;
o по характеру программирования: позиционное, контурное, комбинированное.
12.4.Принципиальное устройство промышленного робота.
Манипулятор промышленного робота по своему функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена и закрепленного в нем объекта манипулирования в пространстве по заданной траектории и с заданной ориентацией. Для полного выполнения этого требования основной рычажный механизм манипулятора должен иметь не менее шести подвижностей, причем движение по каждой из них должно быть управляемым. Промышленный робот с шестью подвижностями является сложной автоматической системой. Эта система сложна как в изготовлении, так и в эксплуатации. Поэтому в реальных конструкциях промышленных роботов часто используются механизмы с числом подвижностей менее шести. Наиболее простые манипуляторы имеют три, реже две, подвижности. Такие манипуляторы значительно дешевле в изготовлении и эксплуатации, но предъявляют специфические требования к организации рабочей среды. Эти требования связаны с заданной ориентацией объектов манипулирования относительно механизма робота. Поэтому оборудование должно располагаться относительно такого робота с требуемой ориентацией.Рассмотрим для примера структурную и функциональную схемы промышленного робота с трехподвижным манипулятором. Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена 0 и трех подвижных звеньев 1,2 и 3 (рис.12.1). Структурная схема механизма этого манипулятора соответствует цилиндрической системе координат. В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена 0 (относительное угловое перемещение 10 ), звено 2 перемещается по вертикали относительно звена 1 (относительное линейное перемещение S 21 ) и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 (относительное линейное перемещение S 32 ). На конце звена 3 укреплено захватное устройство или схват, предназначенный для захвата и удержания объекта манипулирования при работе манипулятора. Звенья основного рычажного механизма манипулятора образуют между собой три одноподвижные кинематические пары (одну вращательную А и две поступательные В и С) и могут обеспечить перемещение объекта в пространстве без управления его ориентацией. Для выполнения каждого из трех относительных движений манипулятор должен быть оснащен приводами, которые состоят из двигателей с редуктором и системы датчиков обратной связи. Так как движение объекта осуществляется по заданному закону движения, то в системе должны быть устройства сохраняющие и задающие программу движения, которые назовем носителями программ. При управлении от ЭВМ такими устройствами могут быть дискеты, диски CD, магнитные ленты и др. Преобразование заданной программы движения в сигналы управления двигателями осуществляется системой управления. Эта система включает ЭВМ, с соответствующим программным обеспечением, цифроаналоговые преобразователи и усилители. Система управления, в соответствии с заданной программой, формирует и выдает на исполнительные устройства приводов (двигатели) управляющие воздействия u i . При необходимости она корректирует эти воздействия по сигналам xi , которые поступают в нее с датчиков обратной связи. Функциональная схема промышленного робота приведена на рис. 12.2.
12.5. Основные понятия и определения. Структура манипуляторов. Геометро-кинематические характеристики.
Формула строения - математическая запись структурной схемы манипулятора, содержащая информацию о числе его подвижностей, виде кинематических пар и их ориентации относительно осей базовой системы координат (системы, связанной с неподвижным звеном).
Движения, которые обеспечиваются манипулятором делятся на:
· глобальные (для роботов с подвижным основанием) - движения стойки манипулятора, которые существенно превышают размеры механизма;
- региональные (транспортные) - движения, обеспечиваемые первыми тремя звеньями манипулятора или его “рукой”, величина которых сопоставима с размерами механизма;
- локальные (ориентирующие) - движения, обеспечиваемые звеньями манипулятора, которые образуют его “кисть”, величина которых значительно меньше размеров механизма.
В соответствии с этой классификацией движений, в манипуляторе можно выделить два участка кинематической цепи с различными функциями: механизм руки и механизм кисти. Под “рукой” понимают ту часть манипулятора, которая обеспечивает перемещение центра схвата – точки М ( региональные движения схвата); под “кистью” – те звенья и пары, которые обеспечивают ориентацию схвата (локальные движения схвата).
Структурная схема механизма – его графическое изображение на котором показаны стойка, подвижные звенья, кинематические пары и их взаимное расположение. Графическое изображение элементов схемы выполняется с учетом принятых условных обозначений. В таблице 12.1 приведены условные обозначения кинематических пар. Кинематической цепью называется система звеньев, образующих между собой кинематические пары. Цепь в которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары, называется простой. Незамкнутой называется такая кинематическая цепь, в которой есть звенья входящие только в одну кинематическую пару.
Таблица 12.1
| Одноподвижнаявращательная | Одноподвижнаяпоступательная | Двухподвижнаяцилиндрическая |
 |  |  |
| Двухподвижнаясферическая | Трехподвижнаясферическая | Трехподвижнаяплоская |
 |  |  |
Рассмотрим структурную схему антропоморфного манипулятора, то есть схему которая в первом приближении соответствует механизму руки человека (рис.12.3). Этот механизм состоит из трех подвижных звеньев и трех кинематических пар: двух трехподвижных сферических А3сф и С3сф и одной одноподвижной вращательной В1в .
Кинематические пары манипулятора характеризуются: именем или обозначением КП - заглавная буква латинского алфавита (A,B,C и т.д.); звеньями, которые образуют пару (0/1,1/2 и т.п.); относительным движением звеньев в паре ( для одноподвижных пар - вращательное, поступательное и винтовое); подвижностью КП (для низших пар от 1 до 3, для высших пар от 4 до 5); осью ориентации оси КП относительно осей базовой или локальной системы координат.
Рабочее пространство манипулятора - часть пространства, ограниченная поверхностями огибающими к множеству возможных положений его звеньев. Зона обслуживания манипулятора - часть пространства соответствующая множеству возможных положений центра схвата манипулятора. Зона обслуживания является важной характеристикой манипулятора. Она определяется структурой и системой координат руки манипулятора, а также конструктивными ограничениями наложенными относительные перемещения звеньев в КП.
Промышленный робот СМ40Ф2.80.01.
Промышленный робот с программным управлением предназначен для загрузки деталей типа тел вращения в стенках с горизонтальной осью шпинделя. Обширная рабочая зона площадью более 30м2 позволяет обслуживать группу станков при линейном или линейно-паралельном расположении. Привод ПР – электрогидравлический шаговый. Система координат – угловая. ПР комплектуется быстросменными широкодиапазонными самоцентрирующими захватными устройствами. Имеется специальный датчик для определения положения заготовок на позициях вспомогательных устройств. Предусмотрено устройство светозащиты, обеспечивающие безопасность эксплуатации оборудования.
Техническая характеристика.
Грузоподьемность 40кг;
число степеней подвижности (без захвата) 1;
наибольший диаметр и длина транспортируемых заготовок 250 и 1200мм;