По конструктивному оформлению

-напольный;

-портальный;

-станочный;

По системе управления:

- цикловые

- позиционные

- контурные

По грузоподъемности:

- сверхлегкие

- легкие

- средние

- тяжелые

- сверхтяжелые

 

Система коодинат	плоская	пространственная
прямоугольная
цилиндрическая
полярно-цилиндрическая
сферическая

В- вращательное движение; П- поступательное.

 

В настоящее время ПР используют в промышленном производ­стве для выполнения как технологических (пескоструйная об­работка, нанесение лакокрасочных покрытий, точечная и шовная сварка, клепка, сборка и т. д.). так и вспомогательных операций (обслуживание прессов, молотов, металлорежущих станков, пере­грузка и транспортирование материалов и заготовок и т. д.). Промышленные роботы позволяют интенсифицировать использо­вание технологического оборудования, выравнивать и стабили­зировать производительность отдельных станков, повышать смен­ность работы оборудования, уменьшать дефицит вспомогательного персонала и рабочих основного производства. Робот не утом­ляется, он практически нечувствителен к условиям труда. Мораль­ное старение ПР происходит очень медленно, так как при смене объектов производства требуется только замена простой и недо­рогой оснастки и смена программы. Поэтому они могут много­кратно использоваться.

Роботы позволяют освободить человека от выполнения тяже­лого, быстро утомляющего ручного труда, а также в тех случаях, когда работа связана с использованием вредных веществ.

Наиболее эффективно применение ПР в условиях многономен­клатурного производства, требующего частой смены выпускаемых изделий и соответствующих изменений технологического процесса и переналадки оборудования. В этих условиях в наибольшей степени используются универсальные свойства роботов.

Роботы позволяют проводить комплексную автоматизацию не только по видам технологии (сварка, штамповка и т. д.), но и по видам производства, включая создание автоматизированных

производственных комплексов вплоть до полностью автоматизи­рованных цехов и заводов будущего с многономенклатурным производством.

При автоматизации металлорежущего оборудования с помощью ПР производят установку заготовок в рабочую зону станка, снятие заготовок со станка и раскладку их в тару (накопитель), передачу заготовок от станка к станку, кантование заготовок в процессе обработки, очистку базовых поверхностей заготовок и приспособлений и смену инструмента. Однако не следует забы­вать, что при использовании ПР для выполнения технологических операций или обслуживания технологического оборудования не­обходимо создавать специальную оснастку, обеспечивающую не­прерывную работу оборудования. При этом к организации про­изводства предъявляются повышенные требования, в частности к обеспечению заготовками, а также к качеству последних (их точности).

В зависимости от информационных возможностей ПР подраз­деляют на три поколения.

Роботы I поколения (с обучением) получили широкое приме­нение в машиностроительной промышленности. Они обладают способностью запоминать программы выполнения разнообразных операций. Эти роботы имеют очень ограниченные возможности по восприятию рабочей среды и не могут адаптироваться к окру­жающей обстановке, для нормального функционирования тре­буют специальной ориентирующей оснастки. Работают по жесткой программе, что существенно упрощает их конструкцию, облег­чает переналадку.

Роботы II поколения (адаптивные) с помощью сенсорных или тактильных датчиков воспринимают информацию о внешней среде. В них частично заложена организующая система управле­ния, обучения и адаптации с использованием ЭВМ. Такие роботы имеют основную программу и подпрограммы, которые выбираются в зависимости от информации, полученной от внешней среды. Следовательно, такие роботы, имеющие ЭВМ или обслуживаемые ЭВМ, обладают «зрением» и «осязанием» и способны ориентиро­ваться в окружающей обстановке.

Роботы III поколения (интеллектуальные) наделены искус­ственным интеллектом и обладают способностью самообучения. Они получили название «разумных» или «думающих» роботов и способны распознавать предметы в пространстве, вырабатывать планы решения поставленных перед ними задач и контролировать выполнение последних. В данном случае задается конечная цель работы, т. е. лишь алгоритм поиска. Информационные возможности роботов III поколения значительно выше, чем роботов II поколе­ния. Для управления интеллектуальными роботами требуются средства вычислительной техники, часто большие ЭВМ.

По степени универсальности различают промышленные ро­бота:

универсальные, предназначенные для выполнения комплекса как основных, так и вспомогательных операций, независимо от типа производства с автоматической сменой захватного устройства и обладающие наибольшим числом степеней подвижности;

специализированные, служащие для выполнения технологи­ческих операций определенного вида или обслуживания оборудо­вания определенного класса (производство кузнечное, литейное, механосборочное и т. д.) с автоматической сменой захватного устройства и обладающие ограниченным числом степеней подвиж­ности;

специальные, предназначенные для- выполнения только опре­деленных технологических операций или обслуживания кон­кретного оборудования по строго зафиксированной программе и обладающие одной — тремя степенями подвижности. По характеру выполняемых операций различают ПР: операционные, непосредственно выполняющие операции техно­логического процесса (окраска, сварка, клепка, сборка и т. п.); транспортные или обслуживающие, выполняющие вспомога­тельные переходы или операции перемещения (взять — перенести — установить и т. д.) при обслуживании технологического обору­дования, конвейерных линий и складов.

В зависимости от характера конструктивного исполнения и связи со станком бывают ПР стационарные (напольные), подвес­ные (устанавливаемые непосредственно на станке, подвешенные на специальной опоре портального или консольного типа) и пере­движные.

По грузоподъемности ПР делятся (ГОСТ 25204—82) на сверх­легкие (0,08—1,0 кг), легкие (1,25—10 кг), средние (12,5—200 кг) и тяжелые (250—1000 кг).

В зависимости от типа силового привода рабочих органов различают ПР с гидроприводом, пневмоприводом, электропри­водом и комбинированным приводом.

Значительная часть промышленных роботов, применяемых в ма­шиностроении, относится к группе вспомогательных (подъемно-транспортных). Очи предназначены главным образом для обслужива­ния основного технологического оборудования (станков, прессов и других рабочих машин). Применение таких роботов обусловлено необходимостью гибкой автоматизации вспомогательных операций: установки-снятия заготовок и деталей, смены инструментов и осна­стки, очистки базовых поверхностей деталей и приспособлений, контроля размеров заготовок и деталей. Кроме того, подъемно-транспортные промышленные роботы могут осуществлять установку заготовок в ориентированном виде в накопителе, на транспортере, выполнять транспортно-складские операции (при обслуживании автоматизированных складов), обеспечивать транспортные потоки заготовок, деталей и инструментов как между отдельными станками, так и в пределах всего цеха. Обслуживающие промышленные ро­боты взаимодействуют с основным технологическим оборудованием, транспортными механизмами и другим вспомогательным оборудова­нием. Они являются в этом случае частью гибкого производствен­ного модуля. Вспомогательные промышленные роботы позволяют, таким образом, повысить производительность и технологическую гибкость основного оборудования, обеспечить комплексную автома­тизацию производства.

 

Роботы разделяют также в зависимости от системы координат, в которой они работают: декартовой (прямоугольной), цилиндри­ческой, сферической и смешанной.

Число степеней подвижности манипуляторов зависит от компо­новки станка, размеров, расположения и доступности его рабочей зоны, схемы движений при обслуживании, а также выбранной ком­поновочной схемы гибкого производственного модуля или комплекса. Исходя из компоновки, можно выделить две основные группы стан­ков: с горизонтальной осью шпинделя, с вертикальной осью шпин­деля и горизонтальным столом. В станках первой группы заготовка должна подаваться на линию центров станка и затем устанавли­ваться в патроне или центрах за счет осевого движения. В станках второй группы заготовка сначала должна подаваться в рабочую зону выше базовой плоскости стола, а затем устанавливаться на ней за счет вертикального перемещения. Загрузка и разгрузка станка по любой из этих схем требует минимум трех степеней по­движности манипулятора для установочных (поступательных и вра­щательных) движений руки относительно координатных осей Л", V и 2. Если установка и ориентация заготовки в патроне или зажим­ном приспособлении осуществляется независимыми движениями, то число степеней подвижности манипулятора увеличивается. В общем случае для перемещения тела в пространстве и его произвольной ориентации робот-манипулятор должен иметь шесть степеней по­движности: три для осуществления рукой установочных перемещений и три для ориентирующих движений кисти. Передвижные промыш­ленные роботы имеют, кроме того, степени подвижности, связанные с транспортными движениями.

При проектировании специализированных и специальных про­мышленных роботов число степеней подвижности обычно принимают минимально необходимым для данной технологической задачи.! Выбранному числу степеней подвижности могут соответствовать различные варианты кинематической структуры манипулятора, за­висящие от вида и последовательности расположения кинематиче­ских пар — вращательных (В) и поступательных (П). Для каждого сочетания пар возможно несколько структурных кинематических схем, отличающихся взаимным расположением звеньев и формой рабочего пространства манипулятора.

Перемещение кисти робота в прямоугольной плоской системе координат обеспечивается с помощью двух прямолинейных дви­жений (а), в прямоугольной объемной системе координат - - с помощью трех прямолинейных движений (б, в), в цилиндрической системе коор­динат— с помощью двух прямолиней­ных и одного вращательного движе­ний (а) или двух вращательных и одного прямолинейного движения {б, в), в сферической системе координат — с помощью двух вращательных и од­ного прямолинейного движений (а) или трех вращательных движений (б, в).

Число степеней подвижности промышленного робота опреде­ляется общим числом поступательных и вращательных движений манипулятора, без учета движений зажима-разжима его схвата. Большинство промышленных роботов в машиностроении имеет до пяти степеней подвижности.

Рабочая зона определяет пространство, в котором может пере­мещаться схват манипулятора. Обычно оно характеризуется наиболь­шими перемещениями захватного устройства вдоль и вокруг каждой оси координат.

Мобильность промышленного робота определяется его способ­ностью совершать разные по характеру движения: перестановочные (транспортные) перемещения между рабочими позициями, находя­щимися на расстоянии, большем, чем размеры рабочей зоны мани­пулятора; установочные перемещения в пределах рабочей зоны, опре­деляемой конструкцией и размерами манипулятора; ориентирующие перемещения схвата, определяемые конструкцией и размерами ки­сти — конечного звена манипулятора. Промышленные роботы могут быть стационарными, не имеющими перестановочных перемещений, и передвижными, обеспечивающими все названные виды дви­жений.

Быстродействие определяется наибольшими линейными и угло­выми скоростями перемещений конечного звена манипулятора. Большинство промышленных роботов, применяемых в машинострое­нии, имеет линейные скорости манипулятора от 0,5 до 1,2 м/с, а угло­вые — от 90 до 180 °/С.

Погрешность позиционирования манипулятора характеризуется средним значением отклонений центра схвата от заданного положе­ния и зоной рассеяния данных отклонений при многократном повто­рении цикла установочных перемещений. Наибольшее число про­мышленных роботов, применяемых в машиностроении, имеет погреш­ность позиционирования от ±0,05 до ±1,0 мм. Устройства программ­ного управления промышленных роботов могут быть цикловыми (индекс Ц), числовыми позиционными (индекс П), контурными (индекс К) или контурно-позиционными (индекс С). Приводы ис­полнительных органов промышленных роботов могут быть элек­трическими, гидравлическими, пневматическими или комбиниро­ванными, например, эле

 

 

9.1. Структурные схемы механических рун