Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

При третьем способе микроЭВМ непосредственно включается в коитур следящей системы привода исполнительного механизма, т. е. главная обратная связь запоминается через микроЭВМ, которая выполняет активную коррекцию привода.

При использовании четвертого способа для разгрузки управ­ляющей микроЭВМ часть задач исполнительного уровня возла­гается на дополнительный микропроцессор, включенный в состав привода. Основными преимуществами микропроцессорного уп­равления являются его гибкость и универсальность, так как про­грамма коррекции привода размещается в перепрограммируемом запоминающем устройстве микропроцессора и легко может быть изменена.

Системы управления на базе микропроцессоров и микроЭВМ позволяют в значительной степени устранить недостатки обычных роботов и использовать их для решения различных технологи­ческих задач, например для непосредственного управления тех­нологическим и транспортным оборудованием.

Контрольные вопросы и задания

1. Расскажите о классификации управляющих микроЭВМ.

2. Каков принцип действия программаторов?

3. Расскажите о принципе действия контроллеров.

4. Где могут использоваться микропроцессорные системы в литейных цехах?

5. Как работает система управления стержневым автоматом с микроЭВМ?

6. Как осуществляется управление роботами с помощью микропроцессоров и микроЭВМ?

Раздел V

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

Глава 22. Общие сведения

О ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТАХ

1. ОСНОВНЫЕ определения и КЛАССИФИКАЦИЯ

ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Решение проблемы комплексной автоматизации в ли­тейных и термических цехах возможно только путем применения принципиально новых машин, имитирующих действие человека в трудовых процессах. Такими машинами являются промышлен­ные роботы, исполнительными устройствами которых стали много­звенные манипуляторы с управляемыми приводами по каждой степени подвижности.

Термин робот ввел известный писатель . К- Чапек в 1920 г. в своей фантастической пьесе «Рур» (Россумские универсальные роботы). Этим словом были названы механические рабочие, пред­назначенные для замены людей на тяжелых физических работах. Термин промышленный робот появился в 70-е годы.

Робот — это автомат с внешней обратной связью, состоящий из рецептора (чувствительного элемента), преобразователя ин­формации, запоминающего устройства, манипулятора (исполни­тельного элемента) и каналов связи, соединяющих эти элементы. Существующие конструкции роботов разделяют на три класса: человекоподобные, информационные и промышленные роботы.

Человекоподобные роботы создавались в основном в реклам­ных целях, хотя делались попытки их использования для различ­ных практических целей. Информационные роботы достигли вы­сокого совершенства. Они используются там, где человек пока не может существовать (спутники Земли и Луны, «Луноход-1» и «Луноход-2» и др.). Промышленные роботы (ПР) предназнача­ются для замены физического труда человека.

Манипулятор — это устройство, предназначенное для имита­ции двигательных и рабочих рук человека. Объектом манипули­рования называют тело, перемещаемое в пространстве манипуля­тором. К объектам манипулирования относят детали, заготовки и различный инструмент.

По методу управления все манипуляторы можно разделить на биотехнические, т. е. с ручным управлением, интерактивные (со смешанным управлением) и автоматические.

Манипулятор с ручным управлением — манипулятор, управ­ляемый оператором дистанционно или непосредственно за счет перемещения рабочих органов.

В зависимости от типа задающего органа манипуляторы с ручным управлением могут быть копирующими, командными и полуавтоматическими.

В копирующем манипуляторе движение ра­бочего органа повторяет перемещение кисти человека. В ко­мандном манипуляторе движение рабочего органа осуществляется по каждой степени подвижности в отдельности с по­мощью кнопок, рукояток ит. п. Вполуавтоматическом манипуляторе задающий орган содержит рукоятку, уп­равляющую несколькими степенями свободы, и микроЭВМ, кото­рая преобразует сигналы с рукоятки в сигналы, управляющие движениями исполнительных или рабочих органов.

К числу автоматических манипуляторов относятся автоопера­торы, промышленные роботы ^ манипуляторы с интерактивным управлением.

Автооператор — непрограммируемый автоматический мани­пулятор. Промышленный робот (ПР) — перепрограммируемый автоматический манипулятор. Манипуляторы с интерактивным управлением попеременно управляются оператором или действуют автоматически. Они имеют устройства памяти для автоматиче­ского выполнения отдельных действий.

Промышленные роботы. По назначению ПР можно условно разделить на производственные и транспортные (рис. 162).

Производственные роботы осуществляют основные операции технологических процессов различных производств (литейного, сварочного, механообрабатывающего, кузнечного, окрасочного). Они оснащены определенным инструментом. Транспортные ро­боты предназначены для межоперационной передачи заготовок, деталей и узлов. Они автоматически загружают и разгружают оборудование, передают и складируют готовые детали, обслужи­вают технологическое и транспортное оборудование.

Каждый из этих типов роботов может быть специализированным цли универсальным. Специализированные роботы предназначены для выполнения как технологических, таки транспортных операций определенных видов производств; универсальные — для выпол­нения основных, вспомогательных, контрольных, транспортных и других работ в различных видах производств.

По типу силового привода различают электромеханические, пневматические, гидравлические и комбинированные роботы.

В соответствии с характером отработки программы различают жесткопрограммируемые, адаптивные и интеллектуальные ро­боты.

Жесткопрограммируемые роботы являются роботами первого поколения и представляют собой манипуляторы с программным устройством управления. Такой робот выполняет совокупность

Промышленные рсВоты

I

Транспортные

; т:.

Специализированные

1

н

X

Ангулярная

—; г~ ~

По числу степеней подвижности

Электромехани­ческие

По характеру обработки программы

Рис. 162. Классификация промышленных роботов

жестко запрограммированных операций. Программное устройство робота может перестраиваться на выполнение другого комплекса операций.

Адаптивные роботы — роботы второго поколения. Они снаб­жены сенсорной системой, позволяющей функционировать в не­полностью определенной и часто меняющейся обстановке с адап­тацией к ней, в поисковых режимах с автоматическим наведением. Исполнительные «руки» таких роботов снабжаются различными первичными преобразователями, выдающими информацию о со­стоянии рук и предметов, с которыми он должен манипулировать.

Интеллектуальные роботы являются роботами третьего поко­ления. С помощью искусственного зрения и ряда других уст­ройств они могут воспринимать и распознавать обстановку, строить модель среды, автоматически принимать решение о дальнейших действиях и выполнять его, изменять свое поведение и самообу- чаться по мере накопления собственного опыта.

Подавляющее большинство используемых в производстве ро­ботов относятся к роботам первого поколения. Для обеспечения функционирования таких роботов необходимо создать специаль­ную оснастку и вспомогательное оборудование, стоимость которых достигает 40 % стоимости самого робота. Поэтому альтернативой внедрения роботов с жесткой системой управления является ис­пользование адаптивных роботов.

Классификация промышленных роботов возможна и по другим признакам (см. рис. 162).

2. СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Независимо от класса, типа и назначения каждый ПР состоит из двух основных систем: механической системы и системы уп­равления.

Механическая система обеспечивает функции движения и реа­лизует технологическое назначение ПР. В ее состав входят сле­дующие основные узлы: несущие конструкции, приводы, переда­точные механизмы, исполнительные механизмы и захватные устройства.

Несущая конструкция — это станина (каркас), на которой монтируются все остальные узлы.

Приводы могут быть электрическими, пневматическими, гидра­влическими и комбинированными.

Исполнительный механизм представляет собой совокупность подвижно соединенных звеньев, предназначенных для воздейст­вия на объект манипулирования или обрабатываемую среду. Исполнительный механизм, осуществляющий транспортирующие и ориентирующие движения, называют рукой ПР.