Стадии и этапы проектирования ПР

Стадии и этапы проектирования ПР должны соответствовать общим требованиям ГОСТ 2.103—68. Техническое задание на разработку ПР формируется на основе данных проектируемой робототехнической системы по ГОСТ 15.001—88. Техническое предложение, эскизный проект, технический проект разрабатывают в соответствии с ГОСТ 2.118-73, ГОСТ 2.119^-73 и ГОСТ 2.120-73. Рабочий проект (разработка рабочей документации) производится по соответствующим ГОСТам ЕСКД. Требования техники безопасности разрабатываются с учетом ряда ГОСТов. Например, ограждения, знаки безопасности должны отвечать ГОСТ 12.4.026—76.

Разделение процесса проектирования ПР на последовательные этапы является в известной мере условным. По ходу проектирования приходится пересматривать ранее принятые решения (в связи с уточнением расчетных схемных и компоновочных данных).

Корректировка предыдущих этапов проектирования по результатам, полученным на последующих этапах, является итерационным процессом. Кроме того, в процессе проектирования возможны изменения типоразмеров комплектующих изделий, которые уточняются при окончательном оформлении конструкции отдельных узлов.

Этапы создания ПР иллюстрирует рис. 9, где кроме основных этапов проектирования указаны также основные производственные этапы. На схеме стрелками условно показаны связи отдельных этапов. Итерационность процесса обозначена обратными связями, которые направлены от последующих этапов к предыдущим.

Рис. 9. Этапы создания ПР

Рассмотрим подробнее содержание основных этапов проектирования ПР.

Техническое задание (ТЗ). Оно устанавливает назначение ПР в РТК, основные характеристики ПР, показатели качества (быстродействие и точность), технико-экономические требования (предварительная стоимость и др.). ТЗ разрабатывается на основе статистических данных, предварительно патентного поиска, обзора отечественных и зарубежных образцов ПР. ТЗ должно быть согласовано с заказчиком.

Техническое предложение (ТП). Его разрабатывает проектировщик. Этот этап включает:
- выбор основных параметров ПР и их обоснование (размеров и формы рабочей зоны, грузоподъемность, погрешности позиционирование, пределов перемещений и скоростей, типов приводов и системы управления, способа сопряжения с технологическим оборудованием);

- выбор принципиальной кинематической схемы манипулятора ПР; при этом устанавливаются исходные данные схемы (число и последовательность расположения степеней подвижности, способ установки ПР — напольный, портальный и др.), уточняются типы приводов (двигателей и редукторов), их массогабаритные характеристики, тип ЗУ и его принципиальная кинематическая схема;

- выбор принципиальной компоновочной схемы ПР, компоновочная схема разбивается на отдельные функциональные и конструктивные модули с учетом унификации; определяется компоновка несущей конструкции ПР (станины, стойки, колонны);

- проведение некоторых предварительных расчетов, связанных с выбором принципиальных кинематической и компоновочной схем;

- предварительная разработка общего вида (габаритного чертежа);

- составление пояснительной записки и согласование с заказчиком.

Эскизный проект (Э). Основным содержанием эскизного проекта является полная разработка конструкции ПР. При этом проводится уточнение ранее принятых параметров; оцениваются скорости и ускорение звеньев механизмов манипулятора, выполняется кинематический расчет; определяется нагрузка на звеньях, в кинематических парах; проводится кинетостатический расчет; выбираются форма и размеры звеньев, направляющих, валов и опор по условиям прочности и жесткости; с учетом расчетных нагрузок выбираются двигатели и редукторы.

Технический проект (Т). Содержит обоснованную конструкторскую документацию, необходимую для разработки рабочих чертежей на следующем, последнем этапе проектирования. Разработка технического проекта — это самая большая и сложная задача во всем процессе проектирования. При выполнении технического проекта оцениваются достигнутые при эскизном проектировании основные функциональные, конструктивные и эксплуатационные характеристики ПР с учетом реальной конструкторской проработки.

На этом этапе могут быть использованы результаты макетирования отдельных узлов (например, результаты испытаний макетов привода, ЗУ и т.п.); проводят расчеты по уточнению конструктивных параметров; выбирают комплектующие изделия с учетом установочных и габаритных размеров конструкции (датчики, двигатели, пульты и т.п.). Этап заканчивается отработкой чертежей общих видов. Дается общая оценка технологичности и предварительная экономическая оценка стоимости ПР.

Разработка рабочей документации (РД). Этот этап завершается полной разработкой комплекта сборочных и детальных рабочих чертежей ПР. который дополняется техническими условиями на производство, сборку, испытание сборочных единиц, а также спецификациями.

Изготовление опытного образца ПР (И). На основании первого комплекта рабочей документации изготовляется опытный образец ПР. Параллельно с его изготовлением и испытанием выпускается уточненный комплект рабочей документации для серийного производства

Так как график проектирования ПР практически является последовательно-параллельным, общее время проектирования может быть сокращено. Например, этапы эскизного и технического проекта, этапы разработки чертежей и изготовления опытного образца и другие могут перекрываться.

Применение систем автоматизированного проектирования ПР с течением времени окажет большое влияние на содержание стадий и график проектирования. Существенную роль в ускорении и повышении качества проектирования ПР играет создание ПР агрегатно-модульного типа.