Робототехника в промышленности

Юрий Степанович Почанин, 2022

В книге подробно в популярном виде рассмотрены основные конструктивные элементы промышленных роботов, а именно, механическая система, информационно-измерительная система, системы управления. Описаны принципы работы датчиков внешней информации, к которым относятся датчики технического зрения, силомоментные, локационные, тактильные, температуры и химические, датчиков внутренней информации роботов. к которым относятся датчики линейных, угловых перемещений и скоростей, датчики, измеряющие давление, силу и крутящих моментов звеньев манипулятора. Рассмотрены области применения промышленных роботов в производстве на сборочных операциях, механической обработке деталей, на сварочных работах, в литейном , прессовом и штамповочном упаковочном производствах, а также при транспортировки грузов в цехах и складах (транспортные роботы).

Глава 2. Основные показатели промышленных роботов

Основные показатели промышленных роботов подразделяются на две группы; качественные (общие сведения) и количественные (технические характеристики).

Общие сведения включают следующие показатели, существенные для разработки и (или) выбора рабочих органов ПР:

–назначение и выполняемая функция (например, обслуживание токарных станков, точечная сварка);

–число степеней подвижности манипулятора (с указанием, сколько из них региональных и локальных) определяют как число степеней свободы кинематической цепи относительно звена, принятого за неподвижное;

–кинематическая схема с обозначением вида степеней подвижности (поступательных и вращательных);

–вид привода (пневматический, гидравлический, электрический, комбинированный);

–способ управления и способ программирования;

–вид рабочего органа (захватное устройство, сварочные клещи, горелка, распылитель и т.п.) и способ его замены (вручную или автоматически);

–исполнение (обычное, пыле-, влагозащищенное).

Технические характеристики робота, существенные для выбора рабочего органа, следующие:

–номинальная грузоподъемность — наибольшее значение массы предметов производства или технологической оснастки, включая массу захватного устройства (так называемая грузоподъемность «на крюке»), при которой гарантируется их удержание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик;

–максимальная абсолютная погрешность позиционирования рабочего органа манипулятора определяется как линейное отклонение определенной точки (условного центра) рабочего органа от положения, задаваемого программой или специальными устройствами (например, упорами, концевыми выключателями);

–погрешность отработки траектории рабочего органа — отклонение траектории рабочего органа от заданной управляющей программой;

–показатели надежности: установленная наработка на отказ, установленный срок службы до капитального ремонта и до списания;

–геометрические характеристики движений звеньев манипулятора представляют в виде линейных и угловых величин (вылет, ходы, углы поворота и пр.);

–быстродействие оценивают скоростями линейных и угловых перемещений звеньев манипулятора;

–геометрические характеристики рабочей зоны, рабочая зона представляет собой пространство, в котором может находиться рабочий орган при работе ПР;

–зона обслуживания (пространство, в котором рабочий орган выполняет свои функции в соответствии с назначением ПР);

–рабочее пространство (пространство, в котором могут находиться подвижные звенья манипулятора ПР);

–показатели устройств управления в паспорте промышленного робота обычно приводятся в краткой форме, а более полно даются в отдельном описании устройства управления;

–число одновременно управляемых движений по степеням подвижности;

–число каналов связи и для обмена сигналами с внешним оборудованием, оснасткой и аппаратурой;

–параметры энергопитания (для роботов с пневмоприводом — давление и расход воздуха, для роботов с электроприводом — напряжение и потребляемая мощность);

–технические характеристики датчиков информационного оснащения важны для решения вопросов, связанных с применением робота и организацией робототехнического комплекса (РТК);

–технические показатели рабочих органов роботов устанавливают отдельно для инструментов, технологических головок и для захватных устройств.

Поскольку промышленные роботы являются структурным элементом РТС или РТК, то и требования к ним определяются условиями функционирования в этих системах. С этой точки зрения все требования, предъявляемые к промышленным роботам, можно разделить на следующие группы:

–обеспечение функций и параметров гибкой производственной системы (ГПС);

–гибкость, сочетающая простоту и экономичность при переходе на другое изделие;

–простота и надежность работы, в том числе в интервале температур от О°С до 50°С;

–устойчивость работы в автоматических режимах;

–совместимость с сопрягаемым оборудованием (соответствие сложности ПР технологическому и вспомогательному оборудованию и оснастке (отсутствие избыточных универсальности и памяти), сопрягаемость ПР с оборудованием комплекса, возможность реализации управляющих воздействий на соответствующее оборудование, возможность автоматической перенастройки);

–экономичность работы при соответствующем числе степеней подвижности;

–точность (повторяемость) позиционирования с небольшим временем затухания колебаний в точке позиционирования;

–высокая удельная грузоподъемность;

–высокая помехозащищенность.