Лекція 7. Класифікація промислових роботів і їх технічні характеристики

 

В різних сферах діяльності є три групи: людиноподібні (побутові); інформаційні (дослідні), призначені для збирання  інформації в середовищах, небезпечних або недоступних людині; промислові, призначені для автоматизації технологічних процесів в різних сферах промисловості.

Промислові роботи (ПР) мають більше число класифікаційних ознак. Розглянемо основні:

1.                  За характером операцій які виконуються: технологічні (виробничі); допоміжні (підйомно-транспорті); універсальні.

2.                  За степенем спеціалізації: універсальні (багатоцільові); спеціалізовані; спеціальні (цільові).

3.                  За способом керування: з «жорсткою» програмою (I покоління); адаптивні (II покоління); інтегральні (III покоління).

4.                  За сферою застосування (по виду виробництва): механообробка; ковальсько-пресове виробництво; ливарне виробництво; збірка; зварка; транспортно-верстатні і т. д.

5.                  За вантажопідйомністю (головна вимога ПР).

Під номінальною продуктивністю ПР розуміється найбільше значення маси предметів виробництва або технологічної оснастки, при якому гарантується їх захвачування, утримання і забезпечується встановлені значення експлуатаційних характеристик ПР.

Якщо ПР має кілька рук, то оцінюється вантажопідйомність кожної руки.

За вантажопідйомністю (ГОСТ 25204-82) промислові роботи підрозділяються на:

1)    надлегкі – до 1 кг (0,08; 0,16; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0);

2)    легкі від 1 кг до 10 кг (1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0);

3)    середні від 10 до 200 кг (12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200);

4)    важкі від 200 до 1000 кг (250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000);

5)    надважкі – більше 1000 кг (ряд R10 по ГОСТ 8032-56, починаючи з 1250).

6.      За кількістю степенів рухомості: з одним степенем рухомості; двома ступенями рухомості; з n ступенями рухомості.

Число ступенів рухливості маніпулятора робота визначається як сукупність числа ступенів свободи кінематичного ланцюга маніпулятора ПР в системі координат, щодо якої задаються геометричні характеристики робочої зони ПР.

Ступеня рухливості маніпулятора ділять на: переносні, які використовуються для переміщення робочого органу в просторі; орієнтуючі, які використовуються для зміни положення РO в просторі.

Як правило, достатньо 3–4 переносних ступенів рухливості (що дає більше сотні структурно-кінематичних схем маніпулятора). Для повної орієнтації об'єкта достатньо 3-х обертальних орієнтуючих ступенів рухливості.

7.    За мобільністю (по можливості переміщення): стаціонарні; рухливі (встановлені на транспортні засоби).

8.    За конструктивним виконанням (за способом встановленням): стаціонарні; підвісні (портальні, тельферні); вмонтовані (приверстатні).

9.                 За видом основних координатних переміщень ПР поділяються на групи роботів, маніпулятори яких працюють: а) в прямокутній системі координат; б) в циліндричній системі координат; в) в сферичній системі координат; г) в кутовий системі координат; д) в комбінованій системі координат.

Кожній з систем координат відповідає цілком певна кінематико-компонувальна схема маніпулятора, вид якої визначається конструктивним виконанням поступальних і обертальних ланок.

10.       За типом силового приводу: пневматичні; гідравлічні; електромеханічні; комбіновані.

11.         За характером програмування швидкостей і переміщень (за видом керування): жорстко програмовані; гнучко програмовані.

При жорсткому програмуванні виконавчий пристрій управляється за незмінною заздалегідь введеної програмою.

При гнучкому програмуванні – програма може змінюватися на основі поставленої мети та інформації про об'єкти управління та виробниче середовище.

При жорсткому програмуванні виділяють:

1)                 циклове управління, при якому рух робочого органу відбувається в впорядкованій послідовності за допомогою колійних вимикачів або елементів які задають час (число точок зазвичай – дві, три);

2)                 позиційне керування, при якому рух РО відбувається по заданих точках позиціонування без контролю траєкторії руху між ними (циклове управління є окремим випадком позиційного).

3)                 контурне управління, при якому рух РО відбувається по заданій траєкторії з встановленим розподілом за часом значень швидкості.

4)                 комбіноване управління.

12.             За способом програмування: програмовані навчанням (найбільш поширений спосіб); програмовані аналітично; самонавчання.

У першому випадку керуюча програма формується в режимі діалогу СПК з оператором. Оператор за допомогою пульта управляє роботом, послідовно відпрацьовуючи необхідні операції. При цьому інформація про рухи ПР заноситься в запам'ятовуючий пристрій СПК робота.

При другому методі програма складається на основі попередніх розрахунків.

У третьому способі: програма формується на основі інформації про стан зовнішнього середовища.

Керуюча програма – це послідовність інструкцій на деякій формальній мові. У загальному вигляді для функціонування ПР необхідна наступна інформація: про послідовність виконання кроків програми; про просторове положення окремих ступенів рухливості; про час виконання окремих кроків програми та окремих керуючих команд.

Матеріальними  носіями програми можуть бути: механічні пристрої (упори, кулачки, копіри і т.д.); комутатори (штекерні панелі, барабани, комутаторні поля і т. д.); швидкозамінні програмоносії (перфострічки, магнітні стрічки, диски і т. д.).

13. По швидкодії і точності рухів.

Ці два параметри взаємопов'язані і характеризують динамічні властивості роботів. Між швидкодією і точністю позиціонування є певне протиріччя. Швидкодія визначається швидкістю пересування по окремих ступенях рухливості: мала швидкодія – до 0,5 м/с (до 90 град/с); середня (60–65 % ПР) – від 0,5 до 1 м/с (від 90 до 270 град/с); висока (20 % ПР) – більше 1м/с (більше 270 град/с).

Швидкодію сучасних ПР не можна вважати достатньою, вона повинна бути підвищена не менш ніж у 2 рази. Точність маніпулятора характеризується результатною похибкою позиціонування (при дискретному русі) або відпрацюванням заданої траєкторії (при безперервному русі).

Найчастіше точність характеризується абсолютною похибкою:

– незначна – при лінійній похибці > 1 мм;

– середня – від 0,1 до 1 мм. (60...65 %);

– висока – менше 0,1 мм (близько 15 %).

Похибка маніпулювання ПР, призначених для виконання найбільш грубих, наприклад, транспортних рухів, перевищує 1 мм.

У порівнянні з рукою людини недоліком сучасних ПР є зниження точності із збільшенням швидкості ходу маніпулятора. У людини ці параметри значною мірою розв'язані завдяки поділу рухів на жорстке (швидке) і точне (повільне).

Поряд з класифікаційними параметрами ПР характеризуються параметрами, які зумовлюють їх технічний рівень.