7.1 Жалпы мағлұматтар

Өндірістік робот. Бірнеше қозғалыс дәрежесіне ие, манипулятор түріндегі орындау және өндірістік процесте қозғалу мен басқару функцияларын атқару үшін бағдарламалық басқарудың қайта бағдарламалау құрылғыларынан тұратын тұрақты немесе жылжымалы автоматтық машина өндірістік робот (ӨР) деп аталады (7.1-сурет) [10].

7.1-сурет. Негізгі қозғалыс бағыттары көрсетілген өндірістік робот

«Робот» термині еңбек функцияларын жүзеге асыру кезіндегі адамның іс-әрекетіне ұқсас қимылдарды орындауды елестетеді. «Детальді қармау мен жылжытуға» арналған механизмнен роботтың айырмашылығына келетін болсақ, ол операция барысында қайталанатын бірнеше іс-қимылды орындай отырып, алдын ала берілген белгілі бір бағдарлама бойынша жұмыс істей алады, сонан соң оны басқа операцияны орындау үшін қайта бағдарламалауға болады. Мысалы, штампталған престі тиеп-түсіруге арналған манипулятормен салыстырғанда роботта құрылымдық функционалдық икемділік бар.

Операция өнімділігін арттыратын механикаландыру және автоматтандыру құралдары мен берілген операциядағы оператор немесе операторларды ауыстыратын құралдар арасындағы маңызды айырмашылық, міне, осында жатыр.

Робот механизм бекітілетін тағаннан немесе тұғырдан; механизм айнала алатын шетмойыннан; телескопиялық түрде қысқарып созыла алатын қолдан және механикалық, пневматикалық, магниттік болып келетін қармауыш органдардан тұрады.

Нысандар кеңістікте жылжу барысында адам қолының функциясын атқаратындай қозғалту іс-қимылдарын орындауға арналған басқарылатын құрылғы немесе машина манипулятор деп аталады. Басқару әдісіне қарай манипуляторлар қолдық, автоматтық және интерактивті (құрама) басқарудағы болып бөлінеді. Қолмен басқарудағы манипулятор – басқару процесінде оператор үздіксіз қатысатын құрылғы.

Роботтарды бағдарламалау. Роботтарды әртүрлі әдістермен бағдарламалауға болады.

Үздіксіз траектория әдісі бойынша роботты бағдарламалаған кезде робот қармағышы таңдаған контур бойынша қолмен жылжиды. Жылжу кезіндегі бағдарламаға жазуға қажетті деректер робот жадына енгізіледі. Егер робот бағдарламамен бір жолды қайталап тұра беретіндей етіп жасалса, онда ол мұны қайта бағдарламайынша қайталай береді: Үздіксіз траектория әдісімен бағдарламалау кезіндегі уақыт циклі екі фактормен анықталады: жады көлемімен және процессордың жылдам жұмыс істеуімен.

Роботты басқарудың координаталық жүйесі робот қолының X,Y,Z координатасымен берілген кеңістіктегі бір нүктеден X1,Y1,Z1 координатасымен берілген екінші нүктеге қозғалысын қамтамасыз етеді. Мысалы, робот қолы бастапқы жағдайдан берілген нүктеге жылжиды. Баспаны басу арқылы нүкте координаталары жүйенің жадысына енгізіледі. Робот қозғалысты бастаған кезде позициялық бақылау жүйесін құрайтын датчиктер беретін ақпарат жадыда сақталған координаталармен салыстырылады. Координаталар тура келген жағдайда сәйкес гидравликалық клапандар жұмыс істейтін болады.

Интерактивті басқарудағы манипулятор – басқару барысында автоматтық және қолдық әдістерді уақыт бойынша кезектестіріп отыратын құрылғы. Автоматтық манипулятор қозғалу функцияларының орындалуын оператордың қатысуынсыз қамтамасыз етеді.

ӨР-ң негізгі құрылымдық құрамдас бөліктеріне орындау құрылғысы, басқару жүйесі және ақпараттық жүйе жатады. ӨР-ң орындау құрылғысы оның қозғалу функцияларын атқарады. ӨР-ң құрамына манипулятор және жылжыту құрылғысы кіреді.

Басқару жүйесі – оқытуды (бағдарламалауды), бағдарламаның сақталуы мен оның қайта туындауын (ақпаратты санау) қамтамасыз ететін функциональді өзара байланысқан және өзара әсер ететін басқару құралдарының жиынтығы.

Басқарушы әсер ету барлық жағдайда роботтың басқару жүйесінен манипулятордың барлық кинематикалық шынжырлы буындарын қозғалысқа келтіретін жетектерге және өндірістік тапсырмаға сәйкес қармау құрылғысына беріледі (7.2-сурет) [10].

Ақпараттық жүйе – өндірістік робот жағдайы мен сыртқы орта жайында ақпаратты беруді, алуды, түрлендіруді және өңдеуді қамтамасыз ететін өзара байланысқан және өзара әсер ететін техникалық құралдар жиынтығы.

7.2-сурет. Өндірістік роботтың құрылымдық сұлбасы

Негізгі техникалық көрсеткіштер. Күту аймағы – өндірістік робот өз функцияларын орындауға мүмкіндік алатын кеңістік. Жұмыс органы – технологиялық операциялар мен қосымша өтпелерді тікелей орындау үшін жасалған орындау құрылғысының құрамдас бөлігі.

ӨР жүккөтергіштігі деп оның пайдалану сипаттамаларының бекітілген мәндерін қамтамасыз етуге, ұстап тұруға және қармап алуға кепілдік беретін манипуляциялау нысандары массасының ең үлкен мәнін айтады. Қармау құрылғысының массасы жүккөтерімділікке кірмейді. ӨР-ң жүккөтерімділігінің номиналды қатары мынадай топтарға бөлінеді: аса жеңіл (0,08...1,00 кг), жеңіл (1,25...10,00 кг), орташа (12,5...200,0 кг), ауыр (250...1000 кг), аса ауыр (1250 кг-нан жоғары).

ӨР қолының минимал майысуы (оның қаттылығы) роботтың сенімді жұмыс істеуінің маңызды шарты және ол роботтың басқа да техникалық сипаттамаларына әсер етеді. Қаттылығын жоғарылату және соның салдарынан робот қолы массасын көтеру робот жұмысының уақыт циклін өзгертеді де, пайдалану шығындарын арттырады.

ӨР-ң қозғалыс дәрежесінің саны деп кинематикалық шынжыр буындарының еркіндік дәрежелерінің жылжымайтын буындар санымен салыстырғандағы санын айтады. ӨР үшін қозғалыс дәрежесінің саны қармау құрылғысының манипуляциялау қысымының қозғалысын есепке алмағандағы манипуляция нысанының жылжымайтын буынмен (тағандар, тіректік жүйе, тұғырлар және т.б.) салыстырғандағы мүмкін болар координаталық қозғалыстарының жалпы қосылысы ретінде анықталады. Мысалы, «Аутоплейс» роботы қозғалыстың бес түрін жүзеге асырады: қармау, горизонталь жылжу, вертикаль жылжу, бұрылу және тербелу.

Позициялау қателігі дегеніміз – ӨР-ң жұмыс органының жағдайының берілген басқаратын бағдарламадан ауытқуы. ӨР-ң нақты өлшеу жүйесінің болмауынан және бағдарламау оқыту әдісімен жүретіндіктен, оның қателігі көбінесе бірнеше цикл қатары кезінде робот буынының белгіленген нүктеге қайталанып келуімен өлшенеді. Роботтың жұмыс циклі оның жұмыс органының жұмыс жылдамдығына байланысты болады. Егер цикл саны минутына 15 толық циклдан (толық цикл 4с тең.) асатын болса, онда роботтехника құралдарын пайдалана отырып роботтарды автоматтандыру қажеттігі тәжірибе жүзінде дәлелденген.

Мұндай автоматтандыру едәуір күрделі қаржыны қажет етеді және ол бірдей детальдардың үлкен партиясы өңделетін жағдайда ғана қайтарылады. Мысалы, автомобиль жасауда бірдей немесе шамалы өзгертілген детальдар шығару көлемі роботтауға кеткен шығынды ақтау үшін бірнеше жүз мыңдаған теңгені құрайды.

Сақтап калу құрылғысының жады көлемі – құрылғы сақтай алатын ақпараттың ең көп саны.

Станок жасауда көпмақсатты күрделі станоктардың (мұндай станоктардың құны 250 300 миллион теңгеден жоғары) ең негізгі артықшылықтарының бірі – бағдарламалық басқару құрылғысы кезектесіп ауыстырылатын детальдардың қысқа партиясын өңдеуде деталь бекітетін жабдықты жылдамдатып қайта баптау жасауға мүмкіндік беретіндігінде. Мұндай қасиет ӨР-тарда да бар. Массалы өндірісте арнайы құрастырылған автоматтық жабдықты пайдаланған жөн. 7.3-суретте станокты жабдықтармен қамтамасыз етуде қолданылатын қармауыш құрылғысы бар «Юнимейт» өндірістік роботының сұлбасы келтірілген.

7.3-сурет. Вакуумдық қармағыш құрылғылы «Юнимейт» өндірістік роботы:

1 – жұмыс орны; 2 – жүкті көтеру; 3 – жүкті түсіру; 4 – бағдарлау; 5 – детальдарды бағдарлау столы; 6 – көтеру столы; 7 – дайындаманы шешіп алу; 8 – өңделген детальдарды салу; 9 – ажарлау станогі; 10 – үш еркін дәрежелі 2000 сериялы «Юнимейт» роботы; 11 – көпорынды вакуумды қармағыш құрылғы; 12 – фотоэлементті көтерме стол