Основные понятия робототехники

Робот – автоматическая машина, включающая перепрограммируемое устройство управления и другие технические средства, обеспечивающие выполнение тех или иных действий (в зависимости от назначения робота), свойственных человеку в процессе его трудовой деятельности. Наиболее совершенный робот представляет собой машину, способную самостоятельно и в комплексе решать задачи самоуправления, адаптации с окружающей средой и выполнения трудовых воздействий. Различаясь техническим уровнем и показателями систем управления, информационного обеспечения и исполнительных органов, роботы образуют обширный класс машин, предназначенных для выполнения самых разнообразных операций. Общим признаком роботов является возможность быстрой переналадки для автоматического выполнения действий, предусмотренных программой. Технические системы, характеризующиеся наличием одного или нескольких роботов, называют робототехническими (роботизированными) системами (РТС).

Мобильные (движущиеся) РТС обеспечивают автоматическое перемещение полезной нагрузки в пространстве. Могут иметь запрограммированный маршрут движения и (или) автоматическое адресование цели. Оснащаются движителями различных типов: колесными, гусеничными, шагающими, водометными, винтовыми, ракетными и т.п. В промышленности применяются для обслуживания складов, межцехового транспортирования материалов, деталей, инструмента и оснастки. Такие подвижные РТС часто оснащаются манипуляторами.

Манипуляционные РТС предназначены для имитации двигательных функций руки человека. Наибольшее развитие и практическое применение они получили в промышленности, где их называют промышленными роботами. Манипуляционные промышленные роботы относят к обширному классу машин, оснащаемых манипуляторами. Манипуляционные системы состоят из нескольких подсистем: одного или нескольких манипуляторов (включающего исполнительную подсистему), блок задающих воздействий (система управления), пульт оператора, система энергообеспечения и др.

Манипулятор – устройство для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом. По методу управления все манипуляторы можно разделить на биотехнические (с ручным управлением), автоматические и интерактивные (со смешанным управлением).

Объектом манипулирования называют тело, перемещаемое в пространстве манипулятором. К объектам манипулирования относят заготовки, детали, захватные устройства, вспомогательный, измерительный или обрабатывающий инструмент, технологическую оснастку и т.п.

Промышленный робот – программируемаяавтоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенная для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах.

Задающий орган – функциональная часть манипуляционной системы, предназначенная для создания управляющих сигналов и движений.

Исполнительный орган – функциональная часть манипулятора, предназначенная для выполнения действий, поступающих от задающего органа.

Рабочий орган – часть исполнительного органа, предназначенная для реализации технологического назначения манипулятора (выполняется в виде захватов, инструмента и т.п.).

Захватное устройство – узел механической системы робота, обеспечивающий захватывание и удержание в определенном положении объекта манипулирования.

Система программного управления предназначена для программирования, сохранения управляющей программы, ее воспроизведения и отработки. Управление роботом осуществляется на основании программы его работы.

Управляющая программа – последовательность простых инструкций, выполненных на некотором формальном языке, причем исполнение этих инструкций при соблюдении определенной очередности приводит к решению поставленной задачи.

Информационная система обеспечивает сбор, первичную обработку и передачу в систему управления данных о функционировании узлов и механизмов робота и о состоянии внешней среды.

Наибольшее распространение манипуляционные роботы нашли на производстве, где они выполняют различные производственные задачи, такие как сборка, сварка и т.д. В связи с этим, говоря о манипуляционных системах, будем их рассматривать как составную часть промышленных роботов.