Роботы сегодня и завтра - [3]

К важным конструктивным элементам промышленного робота относятся:

станина, основа для направляющей грейфера;

направляющая грейфера и сам грейфер, обеспечивающие пространственное ориентирование инструмента и обрабатываемой детали (соответственно в пределах обрабатывающего устройства), захват обрабатываемой детали, обеспечение нужной позиции обрабатываемой детали при рабочем цикле;

привод, преобразование и передача необходимой энергии на оси, обеспечивающие манипулирование;

система управления, управление движениями робота и контроль за выполнением программы, прием и переработка поступающей информации и программ, обеспечение связи с приспособлениями, соответствующее реагирование на определенные явления;

измерительная система, измерение позиций, величин перемещений и скорости по отдельным осям манипулирования;

датчики, учет воздействия окружающей среды, замеры физических величин, распознавание образца и позиции.

Роботы могут устанавливаться стационарно или подвижно — в зависимости от предъявляемых к ним требований, на станинах или на рабочих столах, на стенах либо подвешиваться на арках.

Все зависит от маневренности!

В процессе применения промышленных роботов огромное значение имеет система маневрирования, т. е. кинематическая система. Главная ее задача заключается в обеспечении перемещения объекта — обрабатываемой детали или инструмента — из одной точки в другую, т. е. на любую позицию в рамках рабочей зоны. Для этого передаточный механизм направляющей грейфера имеет ротационные и трансляционные узлы. Трансляционные узлы служат для выполнения прямолинейных перемещений. Их связь между собой осуществляется при помощи ротационных узлов, которые обеспечивают роботу возможность за счет действия приводов выполнять вращение и поворотные движения. Комбинируя эти узлы между собой, можно установить пределы рабочей зоны робота. Следовательно, изменение позиций объекта может осуществляться в пределах рабочей зоны за счет комбинирования вращательными и поступательными движениями соответствующих узлов.

Давайте проследим это на одном примере. Тело (предположим, куб) может свободно перемещаться в пространстве и имеет свободу шестой степени, т. е. при помощи трех вращательных и трех поступательных движений оно может быть перемещено на любую иную позицию, что для промышленного робота соответствует комбинированию движений по ротационным и трансляционным осям.

Исходной для данных процессов является система координат с обычными осями координат X, У, Z для осей поступательных движений по прямым линиям (поступательные движения по направлениям осей координат). Оси вращательных движений обозначаются буквами А, В, С. Возможности выполнения отдельных движений передаточным механизмом направляющей грейфера и самого грейфера определяют степень свободы робота (называемой также степенью свободы грейфера). Относительно куба он имеет свободу шестого порядка.

^{Куб с направлениями поступательных движений (X, Y, Z) и вращательных движений (А, В, С).}

Возможность выполнения движений у промышленного робота обеспечивается взаимодействием различных шарниров, соединенных между собой рабочими звеньями. Так, для перемещения центральной точки грейфера в какую-либо точку рабочей зоны необходимы три движения, для придания грейферу в этой позиции желаемого направления необходимы еще три движения. Как правило, три движения приходятся на рычаг и три — на грейфер.

Выбор необходимой степени свободы для робота зависит, конечно, от тех задач, которые предстоит ему выполнять. Например, загрузочный робот, который может обходиться относительно простыми движениями, не нуждается в высокой степени свободы, в отличие от робота, предназначенного для мытья и чистки автомобильных кузовов.

Как уже говорилось, наряду с обычными координатами нужна еще одна система, включающая в себя цилиндрические, шаровые и шарнирные координаты.

Мастер на все руки

Взаимодействие робота с окружением осуществляется в основном при помощи его грейферов, находящихся в непосредственном контакте с обрабатываемым предметом. Поэтому конструкция грейфера зависит от вида силовой передачи, количества шарниров, проходимого расстояния, вида поверхности; размеров и массы объекта, а также от вида материала объекта и т. п.

Грейфер размещается на рычаге и предназначен для удерживания инструмента или обрабатываемой детали. При помощи передаточного механизма направляющей грейфера он, а вместе с ним и обрабатываемая деталь или инструмент перемещаются на позицию, требуемую для выполнения определенной операции.

^{Приводы грейфера промышленного робота с шестью осями и соответственно с шестью степенями свободы; X, Y, Z — поступательные движения; А, В, С — вращательные движения.}

^{Различные комбинации осей и их координат. Чем выше мобильность, тем сложнее управление. Обозначения: S — поступательное движение, D — вращение.}

Зачастую грейферы оснащаются дополнительными элементами — магнитами, датчиками и т. п., предназначенными для зажима, охвата либо удержания объекта.

^{Грейфер с зажимом.}

^{Грейфер с вакуумным схватом (1), магнитным схватом (2).}

^{Грейфер с охватом (приспособление к объекту).}