Юрий Почанин - Робототехника в промышленности

– само моделирование и моделирование внешней среды;

– самообучение понятиям и распознавание обстановки;

– самоорганизацию целенаправленного поведения.

В последние годы все шире начинают применять принципы и средства группового управления роботами. Это связано, в частности, с интенсивным развитием робототехнических систем и комплексов, составляющих основу гибких заводов-автоматов.

Цель группового управления заключается в обеспечении согласованной, строго скоординированной работы нескольких роботов совместно с обслуживаемым ими технологическим оборудованием. Для достижения указанной цели используются принципы централизованного, децентрализованного и комбинированного управления. При централизованном управлении коллектив роботов управляется от одной ЭВМ, которая выполняет обычно расчеты программ движения и координацию работы отдельных роботов и программно-управляемого оборудования. Управляющие системы роботов локально отрабатывают требуемые программы движения под общим контролем центральной ЭВМ. Все возникающие неполадки автоматически анализируются и выводятся на центральный пульт, что дает возможность оперативно производить необходимые исправления. При децентрализованном управлении каждый робот индивидуально самоуправляется, но при этом он связан информационно-управляющими каналами с другими роботами и технологическим оборудованием. Комбинированное управление группой роботов основывается на централизованном управлении от общей ЭВМ с использованием перекрестных информационно-управляющих связей между их индивидуальными микропроцессорами. Следует отметить, что переход к групповому управлению позволяет улучшить технико-экономические показатели сложных роботизированных комплексов и придает им необходимую гибкость.

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.

Промышленный технологический робот состоит из механической системы (манипуляционная система и исполнительные устройства), информационной системы и системы управления. Стандартная схема работы технологического промышленного робота представлена на рис. 3.1. Для осуществления технологического процесса вводится управляющая программа (УП) из системы программного управления (СПУ). Захват заготовки производится по команде. Для этого обеспечивается поступательное перемещение манипулятора и вращательное движение захватывающего устройства. Далее заготовка перемещается в рабочую зону, где подвергается обработке. При этом рабочий орган обладает возможностью возвратно-поступательного и вращательного движения. Через датчики обеспечивается обратная связь, учитывающая изменение внешних условий. Если происходит малейшее отклонение от заданной программы, то происходит корреляция движения. Если же наблюдается значительное отклонение и невозможность его исправления, то сигнал подается на главный компьютер. В результате робот может быть остановлен, чтобы его можно было отремонтировать.