VII. Грузоподъемность.

Под грузоподъемностью понимается способность ПР поднимать, переносить и надежно удерживать полезный груз на всех режимах манипулирования.

По этому показателю все роботы условно подразделяются на три группы:

1 – легкие промышленные роботы (с грузоподъемностью менее 5 кг);

2 – средние роботы (с грузоподъемностью от 5до 60 кг);

3 – тяжелые (более 60 кг).

Необходимо учитывать, что в грузоподъемность робота должна входить масса захватного устройства, т.е. – это сумма массы детали и захватного устройства, где обе величины принимаются, примерно, по 50%.

Практически можно считать:

G = M_дет + M_З.У.

VIII. – по сборочному или рабочему усилию, развиваемому приводами робота

1 – силовые роботы – усилие привода превышает 100 Н;

2 – несиловые (сила меньше 100 Н).

IX – по конструктивному исполнению.

1 – встроенные в технологическое оборудование;

2 – автономные (независимые от оборудования);

3 – стационарные (напольные или подвесные);

4 – подвижные (транспортные).

X – по числу степеней подвижности.

С одной, двумя, ... , восемью степенями подвижности.

В моделях имеющих больше шести степеней подвижности некоторые из них дублируются для получения более сложных траекторий и доступа в закрытые части пространства.

(БОЛЕЕ ПОДРОБНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЧИСЛА СТЕП. ПОДВИЖНОСТИ - СМ. НИЖЕ)

На основании приведенной классификации технолог выбирает нужную модель робота, учитывая при этом стоимость модели, объем памяти системы управления и занимаемую площадь. Дополнительные параметры указаны в табл.

Таблица – Дополнительные критерии выбора модели робота

(ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ)

Число степеней подвижности определяют по формуле Соснова-Малышева:

W=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁;

Где: n - число подвижных звеньев кинематической цепи;

p₁, p_2, p_3, p_4, p₅ - число кинематических пар соответственно 1, 2, 3, 4, 5 - классов.

Для плоских механизмов:

W_пл=3n-2p₅-p₄;

Для механизмов, образованных только парами 5 класса:

W=6n-5p₅ или W=3n-2p₅;

Число «n» подвижных звеньев в открытых кинематических цепях всегда равно числу пар:

n=p₁+p₂+p₃+p₄+p₅;

Таким образом, для ПР и манипуляторов:

W_м=p₅+2p₄+3p₃+4p₂+5p₁;

Или для плоского механизма:

W_1.пл=p₅+2p₄;

Все относительные движения звеньев МС ПР можно разделить на 3 вида:

1. ориентирующие или локальные

2. транспортирующие или региональные

3. координатные или глобальные

В 1 случае движение ЗУ (инструмента) соизмеримо с его размерами.

Во 2 случае движение соизмеримо с размерами рабочей зоны ПР и определяется размерами руки и ее звеньев.

В 3 случае перемещение на расстояния, превышающее размеры самого ПР и обслуживаемого им рабочего места (характерно для подвижных ПР).

Механическая система (МС) - обеспечивает выполнение двигательных функций (это собственно манипулятор ПР) – пространственный механизм с разомкнутой кинематической цепью. Она состоит из:

• несущая конструкция

• приводы

• передаточные механизмы

• исполнительные механизмы

• ЗУ (постоянно закрепленные или быстросменные)

Обозначения звеньев и кинематических пар приведено по ГОСТ 2.707-68 с дополнительными обозначениями, рекомендованными для ПР.

Наибольшее применение нашли КП 5 класса – вращательные или поступательные, обеспечивающие 1 степень свободы. Совокупность нескольких подвижных звеньев обеспечивает заданное число степеней подвижности, что является высшей характеристикой МС ПР.

М еханическая система ПР структурно делится на 4 элемента:

1. основание - неподвижное звено в виде опоры или путепровода

2. корпус (стойка, каретка)

3. механическая рука – исполнительный орган

4. ЗУ

Число степеней подвижности: основания W=0, корпуса W_к >= 0 и определяется подвижностью (мобильностью) робота, механической руки W_м >= 1 и определяется назначением робота, захватного устройства W_з>= 0 и определяется способом зажима детали – объекта манипулирования.

Маневренность - это число степеней подвижности МС при фиксированном положении ЗУ, которое определяет способность обхода рукой препятствий в рабочей зоне при выполнении сложных операций.

Коэффициент сервиса - характеристика возможности подхода ЗУ (конечного звена манипулятора) в заданную точку с различных направлений, дает представление о двигательных возможностях манипулятора.

Иначе, это совокупность возможных положений оси ЗУ, при которых его центр находится в заданной точке рабочего пространства. Он зависит от телесного угла Q, называемого углом обслуживания (сервиса).

Коэффициент сервиса определяется так (в данной точке):

Нулевые значения – па границе рабочей зоны, где ось ЗУ может занимать только одно положение. При значении равном 1 получаем точки рабочего пространства 100% сервиса, когда ось ЗУ может занимать любое пространственное положение.

Полный коэффициент сервиса ПР принято называть среднее значение коэффициента сервиса в рабочем пространстве, объемом V:

Для этого расчета рекомендуется использовать ЭВМ.

Система координатных перемещений (система координат ПР) определяет кинематику основных движений и форму рабочего пространства.

К основным движениям относятся все движения МС кроме движения «зажим-разжим» ЗУ, ориентирующих движений, а так же дополнительных перемещений основания ПР.

Системы координат бывают прямоугольные и криволинейные.

Прямоугольные бывают:

• плоские

• пространственные, здесь деталь перемещается ПР прямоугольно по 2^м или 3^м взаимно перпендикулярным осям соответственно.

Криволинейные бывают:

• плоские полярные – когда деталь перемещается в одной плоскости по радиус-вектору, поворачиваемому на угол

• цилиндрическая – дополнительно к первому виду есть перемещение по нормали к указанному вектору (ось Z)

• сферическая (полярная)- движения линейные на величину радиуса r и два угловых перемещения на угол s и d в двух взаимно перпендикулярных плоскостях

• ангулярная – свойственна многозвенным конструкциям МС. Деталь перемещается в плоскости благодаря относительным поворотам звеньев руки, имеющих постоянную длину (робот ARX-2).

На схемах эти системы координат выглядят так, как они представлены на рисунке 33.

• прямоугольная плоская

• прямоугольная пространственная

• криволинейная (а - плоская, б - цилиндрическая, в - сферическая)

Рисунок 33 – Некоторые иные разновидности систем координат и рабочих зон ПР

Далее даны примеры структурных кинематических схем ПР, с помощью которых реализуются эти движения

1. Прямоугольная: а – плоская, б – пространственная.

2. Криволинейные: а – полярная плоская, б – цилиндрическая, в – сферическая.

3. Ангулярные системы: а – плоская, б – цилиндрическая, в – сферическая.

Рисунок 34 – Структурные кинематические схемы промышленных роботов