Раздел 4. РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

Более подробная информация по данному разделу содержится в п. 3.3 данного УМК, а также в [1, 2, 7].

В разделе рассмотрены вопросы применения ПР в современных машиностроительных производствах.

После изучения теоретического материала раздела 4 необходимо выполнить тренировочный тест №4. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест №4. Задание на контрольное тестирование студент получает у преподавателя либо на учебном сайте СЗТУ.

Максимальное количество баллов, которое студент может получить за данный раздел, составляет 10 (за тестирование).

Промышленные роботы совместно с оборудованием на производстве образуют робототехнический комплекс (РТК). Существуют различные методические подходы при разработке автоматизиро­ванных систем на базе промышленных роботов, но, как правило, за основу принимается оптимальная по отношению к рабочему месту человека структура размещения промыш­ленных роботов.

При изучении материала данного раздела следует изучить методику выбора типовых структур робототехнических ком­плексов, применяемых в машиностроении, особое внимание надо уделить типовым структурам на участках станков с ЧПУ. При построении РТК нужно усвоить расчеты площадей, занимаемых робототехническими ком­плексами. На основании данных расчетов необходимо уметь выбрать оптимальный типоразмер манипулятора.

Вопросы для самопроверки по разделу 4

1. В чем сущность антропометрического подхода при построении ро­бототехнических комплексов?

2. Что такое «активная рабочая зона»?

3. Приведите типовую структурную схему робототехнического ком­плекса на участках станков ЧПУ.

Заключение

В приведенном опорном конспекте изложены основные принципы построения современных робототехнических систем. Изучив предлагаемые разделы и рекомендуемую дополнительную литературу, вы изучите методику автоматизации современных машиностроительных производств. Уменьшение участия человека в процессе управления сложными производственными процессами повышает надежность технологических систем.

Учебное пособие

ВВЕДЕНИЕ

Робототехнические системы являются новым техническим средством комплексной автоматизации производственных процессов, воспроизводящим функции человека. При их использовании можно наиболее полно исключить ручной труд как на вспомогательных, так и на основных технологических операциях, в условиях гибкого производственного процесса.

Слово «робот» происходит от чешского слова «robot» и было введено в употребление чешским писателем Карелом Чапеком в его фантастическом произведении «R. U. R.» (РУР – Россумские универсальные роботы) в начале двадцатого века. Слово «роботикс» (робототехника) придумано мастером научной фантастики, писателем Айзиком Азимовым, в рассказе «Скиталец», появившемся в марте 1942 г. в сборнике «Поразительная научная фантастика». Хотя А. Азимов в то время и не осознавал, но именно тогда впервые появилось в печати слово «робототехника».

Все робототехнические системы можно разделить на следующие классы:

1. Манипуляционные робототехнические системы;

2. Мобильные (движущиеся) робототехнические системы;

3. Информационные и управляющие робототехнические системы.

Мобильные (движущиеся) робототехнические системы представляют собой некоторые платформы (или шасси), перемещением которых управляет автоматика. При этом они, кроме программы маршрута движения, имеют запрограммированную автоматическую адресовку цели, могут автоматически нагружаться и разгружаться. В промышленных цехах они предназначаются для автоматической доставки деталей и инструмента к станкам и от станков на склады.

Информационные и управляющие робототехнические системы представляют собой некоторые комплексы измерительно-информационных и управляющих средств, автоматически производящих сбор, обработку и передачу информации, а также использование ее для формирования различных управляющих сигналов. В промышленных цехах – это системы автомати­ческого контроля и управления для почти безлюдного производственного процесса, комплексно механизированного, в том числе с групповым исполь­зованием промышленных роботов.

Манипуляционныеробототехнические системы представляют собой манипуляторы (механические руки), движением которых управляет автоматика. В промышленных цехах они предназначаются для автоматической установки деталей и инструмента на станки, их снятия и укладки в тару.

Рассмотрим более подробно этот класс робототехнических систем.

Все манипуляционные системы можно разделить (рис. 1.1):

1) на автоматически действующие роботы, автоматические манипуляторы и роботизированные технологические комплексы (РТК);

2) дистанционно управляемые роботы, манипуляторы и технологические комплексы;

3) ручные, непосредственно связанные с движением рук, а иногда и ног человека.

Автоматически действующие манипуляционные роботы делят на четыре рода: жестковстроенные, программные, адаптивные и «интеллектные». Вместо термина «род» применяют также термин «поколение». Но, поскольку жестко­встроенные манипуляторы еще не являются роботами, они представляют собой нулевое («дороботное») поколение.

Программные роботы представляют собой – первое поколение, адаптивные – второе поколение, интеллектные третье поколение.

Охарактеризуем коротко каждое поколение автоматически действующих робототехнических систем.

Манипуляционные робототехнические системы (роботы, манипуляторы и РТК)

Рис. 1.1. Классификация манипуляционных робототехнических систем

Жестковстроенные манипуляторы не имеют перестраиваемых про­граммных управляющих устройств. Это механические руки (автооператоры). Они жестко связаны с остальным технологическим оборудованием и подчиняются определенной программе технологического процесса в целом. Их применение, в частности, характерно для замены ручного труда в массовом производстве, например на линиях сборки механизмов на часовых заводах.

Программные роботы (первое поколение роботов) имеют управляемые приводы во всех суставах, и их система управления легко переналаживается на различные ручные операции. Но после каждой переналадки они повторяют многократно одну и ту же жесткую программу в строго определенной обстановке с определенно расположенными предметами. Таково большинство современных промышленных роботов, выполняющих вспомогательные операции у штампов, прессов, станков, литейных машин и т. п. Такой робот будет совершать те же движения, если даже детали и нет на месте. Кроме того, он требует создания технологической оснастки, упорядочивающей положение деталей. Но это сделать не всегда просто, а главное, жесткая оснастка затрудняет переналадку робота на новые операции. Поэтому целесообразнее бывает усложнить систему управления самого робота, т. е. перейти к применению второго поколения роботов.

Второе поколение – адаптивные роботы, т. е. такие, которые могут самостоятельно в большей или меньшей степени ориентироваться в нестрого определенной обстановке, приспосабливаясь к ней.

Для этого их снабжают:

- датчиками, реагирующими на обстановку,

- системой обработки информации от датчиков для выработки сигналов адаптивного управления с целью гибкого изменения программы движения манипулятора в соответствии с фактической обстановкой.

Адаптивные промышленные роботы необходимы во всех случаях, когда трудно создать строго определенную обстановку, при обходе препятствий, при работе с движущимися на конвейере деталями в сборочных операциях, при дуговой сварке, окраске, нанесении покрытий и в других операциях. Адаптивные роботы второго поколения широко разрабатываются и эксплу­атируются на производстве.

Третье поколение – интеллектные роботы – имеют более богатое очувствление, с микропроцессорной обработкой информации, распознаванием обстановки, с автоматической выработкой роботом решения о своих дальнейших действиях для выполнения нужных технологических операций в неопределенной или меняющейся обстановке – это роботы с элементами искусственного интеллекта.

Поколения роботов не сменяют друг друга. Каждое из них применяется там, где оно целесообразно.