Файл: Автоматизация_Staroverov1.doc

Особенностью работы систем искусственного осязания является наличие контакта датчиков с поверхностью объекта. С их по­мощью могут быть решены следующие задачи: поиск и обнаруже­ние предметов, определение их положения; распознавание формы и их классификация; определение параметров объектов (масса, твердость, температура, теплопроводность и электропроводность и т. п.); контроль за микроперемещениями деталей при выпол­нении некоторых сборочных операций; контроль смещений объекта в захватном устройстве робота при воздействии на него динами­ческих нагрузок.

Простейшими первичными преобразователями искусственного осязания являются тактильные преобразователи контактного типа. Они располагаются на наружных и внутренних поверхностях захватного устройства робота. В каче­стве чувствительных элементов используют микропереключатели и электропроводящие полимеры. Такие преобразователи реко­мендуются для решения задачи контроля наличия детали в захват­ном устройстве, правильности ее центрирования, а также для поиска и распознавания пространственно не ориентированных предметов.

Контактные преобразователи могут быть объединены в ма­трицы. Это позволяет упростить определение ориентации объекта в пространстве, получить информацию о зоне контакта между захватным устройством манипулятора и удерживаемым объек­том.

При использовании матриц следует учитывать ряд факторов. При низкой плотности расположения преобразователей в матрице могут быть применены микропереключатели, реле и т. п. Более высокие функциональные возможности ПР обеспечиваются при использовании матриц из пропорциональных преобразователей, которые применяют в основном для решения задачи классифика­ции и определения формы объектов манипулирования.

Преобразователи усилия (моментов) применяют в роботах, осуществляющих манипулирование хрупкими и легко- деформируемыми предметами или выполняющих простые опера­ции сборки. В первом случае преобразователи усилий позволяют регулировать усилие захвата пропорционально массе захваты­ваемых объектов.

Для измерения усилий применяют два способа: по упругой деформации чувствительного элемента и по перемещению подвиж­ной части чувствительного элемента.

Системы контроля состояния ПР. Обеспечивают требуемые эксплуатационные характеристики, включая надежность роботов, и участвуют в организации требуемых параметров движения. В силу этого системы контроля состояния ПР должны содержать: систему оценки положения ц скорости движений робота, обеспе­чивающую регистрацию фактического его состояния в каждый момент времени и сравнение с требуемыми параметрами движения; систему аварийной блокировки, обеспечивающую предотвраще­ние поломок как механической системы ПР, так и обслуживаемого им технологического оборудования при появлении случайных сбоев; систему диагностики и прогнозирования ресурса роботов, предназначенную для сокращения времени восстановления их работоспособности и уменьшения числа отказов путем проведе­ния соответствующих профилактических работ.

Система оценки положения и скорости перемещения узлов и механизмов является специали­зированной для конкретного типа Г1Р.

Основными требованиями, предъявляемыми к преобразовате­лям таких систем, являются надежность, малые габаритные раз­меры и масса, помехоустойчивость к воздействию окружающей среды, простота юстировки, возможность отсчета абсолютных зна­чений и низкая стоимость.

Для ПР со следящим приводом в состав системы входят пер­вичные преобразователи положения и скорости перемещения от­дельных степеней подвижности. В качестве преобразователей ско­рости применяют серийно выпускаемые тахогенераторы ТД-103, Г1Т-1, ТГ1-11 либо двигатели постоянного тока серии ДГ1М. В ка­честве первичных преобразователей положения используют про­волочные потенциометры, индуктивные и индукционные преоб­разователи типа вращающихся трансформаторов.

Системы аварийной блокировки предназна­чены для предохранения ПР и обслуживаемых ими механизмов от поломок при появлении случайных сбоев, предельных внешних силовых воздействий и других помех в фазе транспортирования деталей. Номенклатура и число используемых в системе преобра­зователей определяются типом робота и характером решаемых им задач. Выбор типа преобразователей и места их установки на роботе зависит от используемой схемы контроля и управления.

Опыт эксплуатации Г1Р позволяет условно разбить все возни­кающие сбои и отказы на несколько видов: отдельные механизмы роботов доходят до своих кинематических ограничений; захватное устройство «натыкается» на деталь либо на отдельные части об­служиваемого им оборудования; робот пытается переместить де­таль. не совершив необходимых предварительных движений по обходу препятствий.

В нервом случае для предотвращения поломок ПР исполь­зуются конечные выключатели, располагаемые в начале и конце каждой траектории движения, ограничивая максимально и ми­нимально возможные перемещения роботов.

В остальных случаях аварийная блокировка осуществляется на основании анализа скоростей перемещения отдельных подвиж­ных механизмов робота и сравнения их с программными. В том случае, когда препятствие не приводит к заметному изменению скорости движения робота, блокировка осуществляется на осно­вании анализа сигналов либо тактильных преобразователей кон­тактного типа, располагаемых на наружных поверхностях за­хвата роботов, либо силовых преобразователей, располагаемых на отдельных звеньях роботов.

Помимо контроля механической системы робота система ава­рийной блокировки должна включать блокировку при нарушении работоспособности систем числового программного управления и электроавтоматики.

Система обеспечения техники безопасности. Предназначена для формирования сигналов на остановку движения роботов в опасной для здоровья оператора зоне и при возникновении раз­личных аварийных ситуаций. В качестве устройств, выдающих информацию об аварийной ситуации, используются контактные, силовые, индукционные, ультразвуковые и другие первичные преобразователи.

Контрольные вопросы и задания

1. Как классифицируются системы управления?

2. Расскажите о технических возможностях и назначении унифицированных систем управления типа УЦМ.

3. Какие технические возможности обеспечивают унифицированные системы управления типа УПМ?

4. Расскажите о технических возможностях унифицированных систем управления типа У КМ.

5. Где и с какой целью используются комбинированные системы управ­ления?

6. Как классифицируются информационные системы?

7. Опишите технические возможности визуальных систем.

8. Расскажите о технических возможностях локационных систем.

9. Какие первичные преобразователи применяются в локационных систе* мах? Дайте им сравнительную характеристику.

10. Опишите технические возможности систем искусственного осязания.

11. Расскажите о видах и назначениях систем контроля состояния промыш­ленных роботов.

12. С какой целью применяются системы техники безопасности роботов?

Глава 25. Роботизация промышленного производства

1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РОБОТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Роботизация — комплексная проблема, требующая ре­шения вопроса совместного использования роботов с различным оборудованием в одной системе с общим управлением от ЭВМ и встроенных микропроцессоров. Эта проблема является не только технической, но а социально-психологической.

Вполне естественно, что современные достижения техники не­разрывно связаны с пересмотром всей технической политики и коренным переоснащением промышленного производства. Целе­сообразность последнего часто определяется необходимостью бы­строй перенастройки технологических участков, линий и цехов на изготовление модернизированной или совершенно новой про­дукции. Вследствие этого требуется строить каждую технологи­ческую линию так, чтобы на ней можно было изготовлять попере­менно сериями различные детали определенного класса с быстрой перенастройкой линии.

Робототехнические системы являются принципиально новым техническим средством комплексной автоматизации производ­ственных процессов. Их использование позволяет наиболее полно исключить ручной труд как на вспомогательных, так и на основ­ных технологических операциях.

1. Для современного производства характерна высокая автомати­зация основных технологических процессов, но при этом вспомо- ^ельные операции выполняются человеком вручную. Эти опе­рации утомительны, примитивны, а в ряде случаев тяжелы, вредны и даже опасны для жизни рабочих. Практика показала, что тра­диционными средствами невозможно автоматизировать многие вспомогательные ручные операции, и эго сдерживает интенсифи­кацию и развитие производства. Поэтому возникла необходимость в широком применении ПР.

Различают три класса робототехнических систем: манипуля­ционные робототехнические системы; информационные и управ­ляющие робототехнические системы; мобильные (движущиеся) робототехнические системы.

Манипуляционные робототехнические системы можно разде­лить на три вида. Первый вид базируется на применении автома­тически действующих роботов, автоматических манипуляторов и роботизированных технологических комплексов. Второй — на ди­станционно управляемых роботах, манипуляторах и технологиче­ских комплексах. К третьему виду относятся системы, в которых используются роботы с ручным управлением, непосредственно связанные с движением рук, а иногда и ног человека.

Первые из них применяют в основном в промышленном произ­водстве (ПР и роботизированные комплексы), вторые — в экстре­мальных условиях, т. е. при наличии радиации, загазованности, взрывоопасности, высоких и низких температур и давлений, а третий — для погрузо-разгрузочных и тяжелых работ.

Аналогичная классификация распространяется и на роботизи­рованные технологические комплексы. Они могут быть жестко запрограммированными или адаптивно приспосабливающимися к изменениям внешних условий, положению и конфигурации де­талей и т. п. Это является основой для создания гибко перенала­живаемых автоматизированных, почти безлюдных производств.

Информационные и управляющие робототехнические системы представляют собой некоторые комплексы автоматических изме­рительно-информационных и управляющих средств, предназна­ченных для сбора, обработки и передачи информации. На основе полученной информации эти системы формируют управляющие сигналы.

В различных цехах системы автоматического контроля и управ­ления используют для почти безлюдного производственного про­цесса, в том числе с групповым использованием ПР. Подобные системы применяют и в автоматических системах проектирования, при выполнении технических и экономических расчетов и др.

Мобильные (движущиеся) робототехнические системы пред ставляют собой автоматически управляемые платформы (или шасси). Они способны автоматически нагружаться и разгру­жаться, имеют программы маршрута движения и автоматической адресовки. В промышленных цехах они предназначаются для автоматической доставки деталей и инструмента к станкам и от станков на склады. На таких подвижных системах могут уста­навливаться манипуляционные механизмы. К такого рода систе­мам относятся также движущиеся устройства для обслуживания автоматизированных складов в разных отраслях народного хо­зяйства.

В мобильных робототехнических системах используют любые принципы движения. Они могут быть колесными, шагающими, гусеничными, на воздушной подушке, плавающими и т. п.

Рассмотренные автоматически действующие робототехниче- ские системы применяют не только в промышленности, но и в других отраслях народного хозяйства.

Многофункциональные легко переналаживаемые робототехни­ческие системы являются основными, принципиально новыми тех­ническими средствами, позволяющими оперативно решать про­изводственные задачи.