Анатомия промышленного робота

Опубликовано admin Мар 11, 2013 в Роботетхника

В зависимости от характера выполняемых операций, типа системы управления робота и его способности реагировать и приспосабливаться (адаптироваться) к внешним условиям определяют различные поколения ПР.

Промышленные роботы первого поколения работают по жесткой программе, которая воспроизводится в одном темпе и в строго определенной последовательности. Робот не реагирует на изменение внешних условий. Функциональные способности таких роботов чрезвычайно ограничены, но они освобождают человека от неквалифицированной работы, санитарно-гигиенические условия труда становятся лучше. Для успешной работы робота детали и заготовки должны находиться всегда на одном и том же месте в строго определенном положении, так как стоит отодвинуть стол с заготовками, и робот уже не найдет их: он не может сам скорректировать свое поведение. Вся информация, которую несет программа, составлена так, чтобы упорядочить мир, окружающий робота, иначе робот будет все делать правильно, но вхолостую. Такие роботы являются «глухими и слепыми».

Вот почему ученые направили свои усилия на то, чтобы «вдохнуть» человеческие чувства в бесчувственное тело робота, т. е. оснастить робот сенсорной системой. Для восприятия внешнего мира человек обладает различными органами чувств: восприятие цвета, формы и объема предметов ему обеспечивает зрение, о массе тела, его твердости, температуре и других характеристиках позволяет судить осязание, а роботы стали оснащать дополнительными датчиками для восприятия теплового излучения, радиоволн и ультразвука. Подобная система датчиков дает роботу информацию об окружающем мире и возможность приспособиться к его изменениям. Такие адаптивные автоматы называются роботами второго поколения.

Одной из основных задач адаптивных роботов является отыскание нужной детали, определение ее положения и размеров, например, с помощью нескольких пневматических датчиков, установленных на манипуляторе робота. Сопротивление воздуха, продуваемого через сопло датчика, зависит от расстояния от датчика до плоскости стола или детали. Когда манипулятор перемещается в поисках детали и хотя бы один из датчиков оказывается над ней, его показания меняются. Комбинация сигналов всех датчиков заставляет руку робота двигаться так, чтобы она разместилась строго над заданной деталью. В этом случае выходные сигналы всех датчиков станут одинаковыми и поиск детали закончится. Роботы наделяются «техническим зрением» на основе телевизионных устройств, светового излучения, фасетного зрения, а также датчиками силы и момента.

Адаптация робота к среде—лишь самый первый шаг в его развитии. Если робот правильно выберет одну из десяти деталей, это не означает, что он знает, что надо с ней делать. Он должен правильно использовать одну из десяти имеющихся программ либо уметь внести изменения в типовую программу работы. Такой адаптивный робот руководит потоками деталей на объединении «Кировский завод». Робот расположен над конвейером. Он имеет излучатели и фотоэлементы. По комбинации света и затемнений электронный мозг распознает детали на конвейере, «припоминает», куда следует их направить, и включает механизмы, обеспечивающие передачу деталей в нужном направлении.

ПР третьего поколения отличаются от предшествующих наличием «искусственного интеллекта», под которым понимается устройство обработки информации, поступающей от сенсорных систем, т. е. ЭВМ. На основе полученной информации ЭВМ разрабатывает модель окружающего мира и вариант поведения робота в зависимости от поставленной цели. Наиболее ярким представителем роботов третьего поколения является робот- шахматист. В нем заложены элементы самообучения на основе получаемого опыта.

Роботы могут быть универсальными, специализированными и специальными. Универсальные ПР выполняют различные технологические операции типа сварки, окраски, сборки, работают с широкой номенклатурой деталей и обслуживают разное оборудование. Специализированные ПР выполняют операции одного вида и обслуживают оборудование определенной группы. Специальные ПР выполняют простые операции типа взять — положить. Принципиально одни и те же роботы, используемые для обслуживания металлорежущих станков и прессов, могут отличаться друг от друга подвижностью, грузоподъемностью, числом манипуляторов, точностью перемещения рабочего органа и пр.

ПР могут устанавливаться стационарно на полу или на столе, встраиваться непосредственно в оборудование, могут быть подвижными и перемещаться относительно рабочего места, могут быть и подвесными.

Если ПР имеет жесткую последовательность перемещений в каждом цикле, то конечное положение манипулятора чаще всего определяется установкой упоров и путевых или концевых выключателей.

Более гибкое управление осуществляется с помощью, так называемых следящих систем, обеспечивающих постоянный контроль за тем, на сколько фактическое положение манипулятора робота соответствует заданному. Траектория движения манипулятора может задаваться от точки к точке или по пространственной кривой (например, при выполнении сварочного шва). Соответственно различают позиционную и контурную системы управления.

Адаптивная система управления характеризуется изменением управляющей программы в зависимости от контролируемых датчиками параметров внешней среды.

(Более подробно о существующих системах управления ПР будет рассказано далее.)