19.2.1Рис.2.5.4 Принципиальная конструкция промышленного робота

1 - опорная конструкция (основание); 2 - колонна, 3 - рука манипулятора; 4 - кисть; 5 - рабочий орган (схват); 6 - датчик обратной связи; 7 - привод руки; 8 - блок управляющего устройства с пультом

По своим очертаниям он напоминает предплечье человека у которого в кисти находится технологический инструмент (в данном случаен сварочная головка). Только подобная конструкция позволяет производить сварку в любом пространственном положении, что необходимо для автоматизации процесса сварки данного вида изделий.

Основной характеристикой манипулятора является степень его подвижности, которая определяется через обобщенные координаты возможных положений в пространстве звеньев манипулятора. Для определения числа степеней подвижности W манипулятора применяется формула Сомова-Малышева для открытой кинематической цепи:

W = 6n – (5 P₅ + 4 P₄ + 3P₃ + 2P₂ + P₁ ),

где : n - число подвижных звеньев;

P₅ , P₄ ,P₃ ,P₂ , P₁ - число кинематических пар соответственно пятого, четвертого, третьего , второго, и первого классов [25].

Число степеней подвижности манипулятора позволяет судить о технологических возможностях ПР, его универсальности и конструктивной сложности (чем выше подвижность, тем больше возможностей).

Абсолютной системы классификации роботов пока не существует. На практике наиболее часто применяются варианты классификации по особенностям управления, назначению и решаемому классу задач. В частности:

по методу управления, или степени непосредственного участия человека в управлении, роботы подразделяют на биотехнические и автоматические;

по принципу управления роботы классифицируются на: жесткопрограммируемые; адаптивные (или очувствленные) и обучаемые; гибкопрограммируемые (интеллектуальные).

по назначению и решаемому классу задач роботы всех поколений делятся на: производственные и исследовательские.

Естественно, что в рамках данной монографии наибольший интерес представляют производственные роботы. С их помощью выполняется тяжелая, монотонная, вредная и опасная для здоровья людей физическая работа.

В соответствии с конкретными областями применения имеется ряд разновидностей производственных роботов: технологические (ТПР), для автоматизации основных операций технологических процессов; подъемно-транспортные, или вспомогательные (ПТПР), выполняющие действия типа «взять — перенести — положить»; универсальные (УПР) для различных операций.

Применительно к проблемам автоматизации судостроительного производства наибольшее применение сегодня находят производственные программируемые и обучаемые роботы.

Программируемый робот во многом напоминает любое оборудование (станок, машину) с ЧПУ. Основным отличием систем управления данными роботами обычно является более развитый комплекс функций адаптации управляющей программы.

Обучаемый – это робот, для которого траекторию движения и необходимые технологические команды управления технологическим инструментом, чаще всего, задает оператор, проводя робот за «руку - манипулятор» по предполагаемой траектории движения инструмента. В процессе движения двигатели приводов манипулятора «накапливают» объем необходимой работы в своей электронной памяти, после чего имеют возможность многократно ее повторить (рис. 2.5.5).

сварщик обучил робота

и далее только наблюдает за реализацией процесса сварки

Рис. 2.5.5 Принцип действия обучаемого робота.

Основное преимущества от использования данного вида роботов состоит в том, что один рабочий может организовывать работу нескольких единиц оборудования. При этом сам он не обязательно должен участвовать в выполнении технологического процесса. В показанном на рисунке 2.5.5 варианте обучаемый робот используется для сварки элементов узлов корпусных конструкций. Пока один обученный робот выполняет сварку рабочий-оператор обучает другой. При этом, он не находится в непосредственной близости от вредной для здоровья зоны сварки, а его физическая работа становится гораздо менее утомительной.

Комплексирование робота со средствами комплексной механизации и автоматизации транспорта и складирования заготовки позволило создавать весьма сложные производственные структурные единицы, которые на практике получили название – робото - технологические комплексы.

Один из вариантов подобной структурной единицы производственной системы показан на рис.2.5.6. Данный комплекс предназначен для вырезки деталей судового набора, изготавливаемых и профильного металлопроката и сварного тавра. Необходимость применения робота в данном комплексе обусловлена сложностью пространственной геометрии концов деталей (см.рис.2.5.6,а.), формирование которых осуществляется с помощью ацетилено-кислородной (или плазменной) резки.

Рис. 2.5.6 Робото-технологический комплекс изготовление деталей судового набора

а – варианты формы концов деталей набора; б - параметры кинематики робота

Предплечье и кисть робота обеспечивают возможность транспорта газовой горелки по любой пространственной траектории, необходимой для реализации технологических процессов обрезки концов, что не возможно на традиционных машинах термической резки.

Помимо человекоподобного транспорта технологического инструмента робот оснащен и системой компенсации отклонений, в основе которой лежат специальные средства автоматического анализа фактического положения заготовки и получаемого результата. При этом в процессе работы основание робота остается неподвижным (движутся только элементы предплечья и кисти-схвата с горелкой), а заготовка подводится под рабочую зону робота транспортными средствами (автоматизированными рольгангами).

2.5.3

Гибкие производственные системы

Появление промышленных роботов позволило автоматически устанавливать и снимать детали, обрабатываемые на станках с ЧПУ без участия человека. Полученная в результате объединения станка с ЧПУ и робота новая структурная единица производственной системы существенно отличается от обычного автоматизированного оборудования (станка или машины), так как позволяет полностью исключить человека оператора из процесса обработки заготовки. В отечественной практике данный тип производственной структурной единицы получил название гибкого производственного модуля.

В качестве иллюстрации данной структурной составляющей производственной системы на рисунке 2.5.7 показан гибкий производственный модуль изготовления деталей типа «тела вращения».