РКТ 2 (Лекция Иванов В.А.)

ИНТЕРАКТИВНЫЕРОБОТЫ,вотличиеотбиотехнических, имеют устройства памяти и могутпопеременноуправлятьсялибооператором,либоавтоматически.В зависимости от формы участия человека-оператораинтерактивное управление может быть двух видов:автоматизированное, когда происходит чередование вовремениавтоматическихрежимовуправленияибиотехнических;супервизорное, когда все части заданного циклаопераций выполняются автоматически, но переход от одногоэтапа к следующему осуществляется после подачиоператором соответствующей целеуказательной команды.АВТОНОМНЫЕ РОБОТЫ могут функционировать безучастия оператора.

Обычно это очувствленные роботы сэлементами искусственного интеллекта.2.4.4 По принципу управленияПо принципу управления роботы можно разделить навиды, соответствующие поколениям роботов:ЖЕСТКОПРОГРАММИРУЕМЫЕ – это такие роботы,программа действий которых содержит полный наборинформации, не изменяющейся в процессе работы, несмотряна изменение внешних условий.АДАПТИВНЫЕ РОБОТЫ имеют сенсорное обеспечение,позволяющее корректировать программные действия всоответствии с получаемой информацией о внешней среде исостоянии самого робота,т.

е. приспосабливать своидействия к изменению внешних условий.ГИБКОПРОГРАММИРУЕМЫЕРОБОТЫспособныполностью формировать программу своих действий на основепоставленной цели и получаемой информации обокружающей среде.2.4.5 По величине обслуживаемого объемарабочей зоны:Классификация роботов по величине рабочего объема2.4.6 По ГОСТ 25685-83 «Роботы промышленные.Классификация»:Классификация роботов по ГОСТ 25685-83 (начало)Классификация роботов по ГОСТ 25685-83 (окончание)2.5 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИИ ПОКАЗАТЕЛИ ПР2.5.1 Основные технические характеристики:НОМИНАЛЬНАЯГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬПР–наибольшее значение массы предметов производства илитехнологической оснастки, при которой гарантируются ихзахватывание, удержание и обеспечение установленныхзначений эксплуатационных характеристик.ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ ПОДВИЖНОСТИ ПР – это суммавозможных координатных движений его рабочего органаили объекта манипулирования относительно опорнойсистемы.Различают степени подвижности:переносные,используемыедляперемещениярабочего органа ПР;ориентирующие – для его ориентации в пространстве. ВЕЛИЧИНЫ И СКОРОСТИПЕРЕМЕЩЕНИЯРАБОЧЕГО ОРГАНА по каждой степени подвижностихарактеризуют геометрию рабочего пространства ПР, атакжеособенностидвиженияиориентациипереносимого предмета и определяются механикойманипулятора ПР и возможностями привода.Скорости перемещений звеньев манипуляторахарактеризуютважноекачествоПР–быстродействие, от которого зависит времяобслуживания технологического оборудования.2.5 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИИ ПОКАЗАТЕЛИ ПР2.5.1 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИРАБОЧАЯ ЗОНА ПР – это пространство, в которомможетнаходитьсярабочийорганприегофункционировании.

Характеризуется формой и объемом.ФОРМА,илиВИД,РАБОЧЕЙЗОНЫ–пространственная фигура, описываемая рабочим органомПР при прохождении им предельно достижимыхположений.ОБЪЕМ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ (или РАБОЧИЙ ОБЪЕМ) –это объем пространства, к пределах которого можетперемещатьсярабочийорганПРприегофункционировании. РАБОЧЕЕ ПРОСТРАНСТВО – это пространство, вкотором может находиться исполнительное устройствоподвижного ПР при его функционировании. ЗОНА ОБСЛУЖИВАНИЯ – пространство, в которомрабочий орган ПР выполняет свои функции всоответствии с назначением и установленнымихарактеристиками. ПОГРЕШНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ИЛИОТРАБОТКИ ТРАЕКТОРИИ – это отклонениеположения (или траектории) рабочего органа ПР отзаданногопрограммойпримногократномпозиционировании.ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ – величина, характеризующая точность роботовс цикловым и позиционным управлением и равнаяотношению абсолютной погрешности позиционирования кмаксимальному расстоянию от оси ближайшей коснованию робота кинематической пары до границырабочей зоны, выраженная в процентах.ОТНОСИТЕЛЬНАЯПОГРЕШНОСТЬОТРАБОТКИТРАЕКТОРИИ – величина, определяющая точностьроботов с контурным управлением и равная отношениюабсолютной погрешности перемещения исполнительногомеханизма по траектории в пределах рабочей зоны кмаксимальному расстоянию от оси ближайшей коснованию робота кинематической пары до границырабочей зоны; выражается в процентах.По относительной погрешности позиционированияили отработки траектории различают четыре классаточности ПР:2.5.2 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕХАРАКТЕРИСТИКИ:Количество рук;Мобильность;Система координат;Тип привода;Тип системы управления;Объем памяти;Способ программирования;Количество внешних команд;Габариты;Занимаемая площадь;Масса робота;Исполнение в зависимости от условий окружающейсреды;Время безотказной работы;Расчетный срок службы.2.6 СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ И КОНСТРУКЦИЯ ПРОбщая структурная схема ПРКонструкцияпромышленногоробота:1 – опорнаяконструкция(основание);2 – колонна;3 – рука манипулятора;4 – кисть;5 – рабочий орган(схват);6 – датчик обратнойсвязи;7 – привод руки;8 – блок управляющегоустройства с пультом3.

КОНСТРУКТИВНОЕУСТРОЙСТВО И МЕХАНИКАПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ3.1 МАНИПУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА3.1.1 Общая характеристикаМАНИПУЛЯЦИОННАЯСИСТЕМА(МС)илиМАНИПУЛЯТОР ПР – это многозвенный пространственныймеханизм с разомкнутой кинематической цепью, первое звенокоторого (стойка) является основанием робота, а последнеенесет рабочий орган, непосредственно взаимодействующий собъектом манипулирования.ЗВЕНО механизма – деталь (либо совокупность деталей собщим законом движения), которая в процессе движения ивзаимодействия с другими звеньями остается жесткой, неизменяя своих размеров и формы.КИНЕМАТИЧЕСКАЯПАРА–соединениедвухсоприкасающихся звеньев, допускающее их определенноеотносительное движение.СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МЕХАНИЗМА – этографическоеизображениемеханизмасприменением условных обозначений звеньев икинематических пар без указания размеров звеньев.В отличие от структурной, КИНЕМАТИЧЕСКАЯСХЕМА содержит размеры, необходимые длякинематического анализа и расчета механизма.Условные обозначения элементов структурных и кинематическихсхемОбщий вид манипулятора иего структурная схема1 – неподвижное звено(основание или корпус);2 – колонна манипулятора;3 – каретка;4 – рука манипулятора;5 и 6 – кисть манипулятора;6 – рабочий орган(механический схват);7 – захватные элементы(губки);I, II, III – переносныедвижения;IV, V – ориентирующиедвижения;VI – внутреннее движение(зажатие3.1.2 Степени подвижности манипулятора:ЧИСЛОСТЕПЕНЕЙСВОБОДЫ(СТЕПЕНЕЙПОДВИЖНОСТИ) АБСОЛЮТНО ТВЕРДОГО ТЕЛА (ЗВЕНА)– минимальное количество обобщенных координат(координаты x, y, z какой-либо его точки и углы Эйлера , ,), полностью определяющее положение и возможныенаправления движения тела.W = 6 – S,(3.1)где W – число степеней свободы;S – число условий связи или ограничений движений.Числом условий связиКИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ.SопределяетсяКЛАСССТЕПЕНИ ПОДВИЖНОСТИ (СТЕПЕНИ СВОБОДЫ)МАНИПУЛЯТОРА – это обобщенные координаты,определяющие положение в пространстве звеньевманипулятора ПР.Число степеней подвижности W находится поструктурной формуле Сомова-Малышева дляоткрытой кинематической цепи:W = 6n – (5P5 + 4P4 + 3P3 + 2P2 + P1),(3.2)где n – число подвижных звеньев;P5, P4, P3, P2, P1 – число кинематических парсоответственно 5-го, 4-го, 3-го, 2-го и 1-го классов.Для плоских механизмов Wпл = 3n – (2P5 + P4).(3.3)Если в манипуляторе используют кинематическиепары только пятого класса, тоW = 6n – 5P5,(3.4)для плоских механизмов(3.5)Wпл = 3n – 2P5.В механизмах с разомкнутой кинематической цепьючисло подвижных звеньев всегда равно числукинематических пар, т.

е.n = Р5 + Р4 + Р3 + Р2 + Р1,и в этом случае число степеней подвижности дляманипулятора ПРW = Р5 + 2Р4 + ЗР3 + 4Р2 + 5Р1,(3.6)для плоского механизма(3.7)Wпл = P5 + 2P4.Для манипулятора из п. 3.1.1W = 6•5 – (5•5 + 4•0 + 3•0 + 2•0 + 0) = 5.Степени подвижности манипулятора в зависимости отназначения и характера движений разделяют на: переносные(региональные), обеспечивающие перемещениерабочего органа или объекта манипулирования в заданное месторабочей зоны; ориентирующие (локальные), обеспечивающие их ориентацию, координатные, или глобальные, обеспечивающие перемещениерабочего органа или объекта манипулирования за пределырабочей зоны перемещением самого ПР.Для обслуживания объемной рабочей зоны манипулятор должениметь не менее трех степеней подвижности; при двух степеняхобъемная рабочая зона вырождается в поверхностную (плоскую,цилиндрическую или сферическую), при одной – в линейную (в видепрямой или дуги окружности).3.1.3 Виды кинематических пар звеньевВиды кинематических пар многозвенных механизмов3.1.4 Базовая система координат3.1.4.1 Прямоугольная (декартовая) система координат1 – рама; 2 – поперечная тележка (каретка); 3 – «рука» манипулятора; 4– рабочая зона (параллелепипед).Примеры применения: «Ритм-05.01»; «Электрохенд»;«Уоркмейт АСТ-1»Достоинства:сравнительная простота построения манипулятора ипрограммирования.Недостатки:чрезмерное увеличение габаритных размеровустройства при сравнительно небольшом объемерабочей зоны;удлинениепродолжительностизаданнойциклограммы процесса.Чаще всего такие роботы выполняются в видекаретки, подвешенной на направляющих под или надобслуживаемым оборудованием, либо в видепортальной конструкции.

Используется достаточноредко.3.1.4.2 Цилиндрическая система координат1 – поворотнаяколонна (стойка);2 – каретка;3 – «рука» манипулятора;4 – рабочая зона(неполный цилиндр).Достоинства:- обеспечение обслуживания большого объема рабочегопространства;- наличие двух переносных поступательных перемещенийнаряду с вращательным облегчает планировку и компоновкурабочих мест и оборудования, создание робототехническихкомплексов.Недостаток:- затруднительность обслуживания объектов, расположенных намалой высоте.Благодаряудобствуконструктивногопостроенияипрограммирования, такая конфигурация манипулятора получилаширокое распространение.Примеры применения: «Циклон-3»; «Циклон-5»; «Универсал5»; ПР-5; ПР-10И.3.1.4.3. Сферическая (полярная) системакоординатНедостатки: громоздкая конструкция; требуется сложная система управления.Достоинства: высокая универсальность; возможностьобслуживаниябольшегообъемарабочегопространства,чемманипуляторы, работающие в прямоугольной ицилиндрической системах координат.1 – вращающаяся колонна;2 - поворотная(качающаяся)каретка;3 – «рука»;4 – рабочая зона(неполный шар).Примеры применения: «Универсал-15»; «Универсал60»; ПР-35; Юнимейт.3.1.4.4 Угловая (ангулярная) системакоординатНедостатки: довольно сложна и громоздка для реализациии программирования; требует для своего управления болеесложные устройства; в связи с пониженной жесткостью нужныспециальные меры для повышения точностиманипулирования.1 – вращающаясяколонна;2 – «плечо»;3 – «локоть»;4 – рабочая зона(сложная шаровая,ограниченнаясферическими ицилиндрическимиповерхностями).Достоинства:высокая универсальность;наибольший объем обслуживаемой рабочей зоны;хорошо компонуется в цехе;позволяет минимизировать размеры производственных площадей,необходимых для размещения роботов.Примеры применения: «Колер»; «Контур»; ТУР-10; «ПумаЮнимейт».3.1.4.5 Ангулярная цилиндрическая (сложнаяцилиндрическая) система координат1 – вращающая колонна (корпус);2 – поворачивающееся вгоризонтальной плоскости звено;3 – перемещающаясявертикально«рука»;4 – рабочая зона (прямой сложныйцилиндр).Это принципиально новая конфигурация манипулятора ПР, созданная вЯпонии учеными университета Яманаси, появилась впервые в 1981 г.

иполучила название «SCARA» (Selective Compliance Assemble Robot Arm –рука сборочного робота с избирательной податливостью).Достоинства:роботы типа «SCARA» могут нести значительно более высокие полезныенагрузки, чем другие сборочные роботы;весьма удобны для выполнения сборочных операций..