Промышленные роботы-манипуляторы их применение в современном мире — Информио

Промышленные роботы-манипуляторы их применение в современном мире — Информио Вертолеты

Введение

Небольшое предисловие. Это – первая, ознакомительная статья из цикла материалов посвященных промышленным роботам различных марок. Во второй статье мы расскажем подробнее о том, что же такое Промышленные Роботы, как они появились и расскажем историю компании Fanuc.

Итак, компания Fanuc признанный лидер отрасли автоматизации производства. Ее продукция начинается от различных обрабатывающих станков с ЧПУ, продолжается системами автоматизации и робототехническими комплексами, а также отдельным направлением промышленных роботов, так же подразделяющихся на сегменты.

https://www.youtube.com/watch?v=WrpcKesdAyc

Данный материал представляет из себя виртуальную прогулку по шоуруму компании, во время который мы постараемся создать у читателя общее впечатление о моделях, их различиях и особенностях, а также расскажем на примерах, каким образом подобное оборудование можно внедрять на Ваших производствах.

Виды промышленных роботов-манипуляторов

Перед тем, как подробнее знакомить Вас с самими роботами, давайте разберемся в их классификации. На данный момент существует 3 известных типа роботов:

  • Жестко программируемые

  • Гибко программируемые

  • Интеллектуальные, или интегральные роботы.

Эти типы отличаются друг от друга, как не сложно догадаться, способом «общения» с окружающей средой. Роботы первого типа не имеют никаких датчиков обратной связи, не могут быстро останавливать процесс выполнения задачи в случае необходимости и выполняют монотонные действия «до последнего», пока не будет нажат рубильник аварийного или запланированного отключения.

Роботы второго типа – классические на сегодняшний день, наиболее распространенные конструкции устройств, позволяющие гибко настраивать программу, выполняемую роботом, внося изменения в процесс «на лету». Не редко, роботов этого типа оборудуют специальными датчиками, которые останавливают процесс работы при нахождении человека или посторонних объектов в зоне работы, или при возникновении нештатных ситуаций.

Роботы третьего типа – интеллектуальные, или интегральные роботы. Сейчас к ним можно отнести категорию Коботов, или Коллаборативных роботов. Данные устройства обладают развитой системой управления, умным контроллером и оборудованы большим количеством датчиков.

Некоторые из них могут автономно, без участия оператора принимать решения об изменении части заданной программы, для выполнения результата, в случае нештатной ситуации, например, если инструмент заклинило, изменились входные данные или координаты заготовки, такой робот может попытаться изменить конфигурацию инструмента, или «обойти» возникшее препятствие, чтобы выполнить задачу.

Конечно, может показаться очень футуристичным описание, где робот сам принимает решение. Но это уже реальность, даже ваши автомобили в 21-м веке способны тормозить в нештатных ситуациях, предупреждают о сонливости водителя и вообще уже научились водить сами.

Модельный ряд роботов компании Fanuc

Модельный ряд промышленных роботов и робототехнических комплексов Fanuc насчитывает на сегодня более 130 моделей, все из них на данный момент производятся и могут быть поставлены покупателю. Было бы странно, если бы такой массив устройств не разделялся бы на подгруппы.

Так и роботы Fanuc можно разделить на категории по нескольким принципам. Например, по кинематике, применяемости (особенностях конструкции в связи со специализацией), а также по грузоподьемности и параметру «досягаемости», означающему полезную зону работы манипулятора.

В нашей статье мы используем два типа разделений – по кинематике и по специализации.

Cварочные роботы fanuc


Каталог роботов Fanuc

Серия сварочных роботов Fanuc обладает специальным индексом в названии – Arc, обозначающим дуговую сварку. Как правило, данные роботы уже полностью подготовлены для установки на линиях сварки, обладают продвинутым П.О. для настраивания траекторий движения, а также могут похвастаться повышенной точностью перемещений.

На стенде Fanuc, эта серия устройств представлена шести-осевым роботом M710i работающим в паре с мобильной транспортировочной платформой и двумя роботами Arc Mate 100iD со сварочными инструментами для дуговой сварки.


Следующая обширная подкатегория антропоморфных роботов – покрасочные роботы.

Иные области

Роботы-манипуляторы используются и в других отраслях. Их можно запрограммировать практически на любой ручной труд.

Автоматизация производства с помощью роботов-манипуляторов позволит предприятиям увеличить скорость работы, снизить расходы и повысить рентабельность.

Если вы уже сделали выбор в пользу автоматизации и ищете оборудование для роботов, мы с радостью проконсультируем вас.

Категория scara-роботы fanuc

Каталог роботов Fanuc

Данный тип роботов назван благодаря типу своей кинематики движения, не углубляясь в терминологию, отметим, что такой тип кинематики позволяет наиболее эффективно применять такие конструкции на сборочных и транспортировочных сегментах производства, там, где не требуется точное подведение инструмента к узлу, а необходима максимальная скорость действий.


Например, оборудованный специальными зажимами робот модели SR-12iA установлен на тестовом участке сборки корпусов и перемещает собранные Delta собратом изделия в контейнер.

Лучше всего такие роботы проявят себя на высокоскоростных участках конвейера, где требуется максимально быстрое перемещение или легкая досборка узлов, не требующая повышенной точности.

Как видите, этот тип устройств обладает не меньшей грузоподьемностью, чем рассмотренные Delta роботы, а в случае модели Sr-2 существенной бОльшей. При этом радиус действия обусловлен специализацией.

Так же роботы этой категории могут быть покрыты гальваническим покрытием и специально подготовлены для «чистых» производств, например модель SR-12iA может выпускаться в белом цвете, с покрытием шпинделя оси Z и степенью защиты IP65. Таким образом, робот станет идеальным для применения во вторичной пищевой промышленности.

Категория дельта роботы


Каталог роботов Fanuc

Знакомый многим 3D печатникам термин, на самом деле применим к любым автоматизированным устройствам. В данном случае роботы этой категории насчитывают N моделей и используются ввиду особенностей конструкции в основном в сборочно-транспортировочных задачах.

Категория коллаборативные роботы fanuc

Каталог роботов Fanuc

Коллаборативные роботы Fanuc, тема для отдельной обширной статьи. Это передовой край научных и технических инноваций в робототехнике. Данные устройства позволяют работать человеку рядом с ними без риска ущерба, а сам робот способен обучатся на примерах и обладает продвинутыми сенсорными системами и возможностью установки машинного зрения.


На данный момент Fanuc предлагает линейку из 7 моделей таких устройств с довольно большой вариаций по грузоподъемности и досягаемости. От 4кг до 35 и от 550см до 1.8 метра соответственно.

Безусловно, коботы – передовой край робототехники. В совокупности с установкой таких роботов на мобильные платформы, можно обслуживать приличный цех разных по типу и направлению станков всего одним устройством, например на стенде Fanuc есть пример работы кобота CR-7iA/L на автоматизированной тележке Intec с огромным много-осевым обрабатывающим центром, к которому комплекс подъезжает автоматически и так же автоматически выполняет разгрузку изделия и загрузку болванки.

Помимо этого, там же представлена умная ячейка с коботом CRX, демонстрирующая функцию запоминания и обучения движением данных роботов. Вы можете передвигать манипулятор кобота вручную включив функцию запоминания, и получившаяся траектория будет выполняться устройством автоматически.


Здесь же мы можем наблюдать продвинутый планшет управления с упрощенным языком программирования для кобота основанном на триггерах.

Последним примером интеграции коботов на стенде Fanuc может послужить робототехнический комплекс в составе термопласт автомата и кобота CR7iA/L.

Благодаря специальному зажиму, кобот вынимает получившиеся изделия и передает их дальше на транспортировку, при этом оператору не требуется выходить из зоны действия устройства, т. К. робот отслеживает движения человека и в случае возможного столкновения приостанавливает или прерывает свою работу. Не нужно, наверно говорить, насколько такой подход ускоряет и упрощает сам процесс.

Категория покрасочные роботы

Каталог роботов Fanuc

Как и в случае других антропоморфных роботов Fanuc, в этой серии лежат стандартные базовые модели устройств, что видно по их модельному индексу, однако серия обладает рядом существенных отличий, полностью переводящих их в отдельную категорию. В первую очередь, таким отличием является материал корпуса – все покрасочные роботы Fanuc выполнены из алюминия.

Легкая алюминиевая рука покрасочных роботов FANUC потребляет меньше электроэнергии. Алюминиевая конструкция также обеспечивает повышенную безопасность, т. к. в случае столкновения роботов риск возгорания исключен. Кроме того, гладкая внешняя поверхность руки легко очищается что является существенным плюсом на линиях покраски.

Необходимо отметить, что все покрасочные роботы FANUC изготавливаются во взрывозащищенном исполнении и полностью соответствуют требованиям ATEX для категории 2 и группы IIG (ранее зона 1). Т. к. работа в опасной химически среде накладывает свои обязательства на безопасность процесса.

На стенде Fanuc, эта категория роботов представлена моделью Paint Nate 200i демонстрирующей процесс окраски (грунтовки) автомобильного капота.

Важно отметить, что каждый специализированный робот обладает таким же специализированным П. О., специально подготовленным для облегчения управления целевым процессом. Например, специальное П.О. Paint Tool не требует большого опыта программирования, а благодаря встроенному набору стандартных конфигураций это программное обеспечение позволяет сократить время настройки параметров процесса, включая изменение цвета, отслеживание линии, обучение траектории перемещения и др.

Категория портальных роботов fanuc

Каталог роботов Fanuc

Смотрите про коптеры:  Почему беспилотники такие громкие?

Классические декартовы или портальные роботы представляют собой, по сути, знакомый нам ЧПУ станок с рабочим инструментом, передвигающимся в ограниченной корпусом/опорами эффективной зоне действия. Портальный робот в этом плане похож на классический портальный кран, где на кран-балке установлен инструмент.

Ни тот ни другой тип роботов в данный момент не производится компанией Fanuc. Их портальный робот – много-осевой манипулятор жестко закрепленный на перемещающейся рельсе. И в данный момент эта категория насчитывает всего несколько моделей. Сама компания называет данную категорию «роботы для монтажа сверху»


Преимущество данных устройств в возможности перемещаться на приличное расстояние по специальной направляющей (рельсе) вдоль рабочих зон, где требуется провести манипуляции.

Представьте себе несколько станков, установленных в ряд, из которых по очередности необходимо вынимать изделие и загружать заготовку. Габариты таких станков не позволяют поставить сразу несколько роботов, или скорость производства позволяет обойтись одним, как раз в этом случае установка шарнирного манипулятора на дополнительную рельсу позволяет управляться сразу со всем рядом устройств.

Категория роботы fanuc для паллетирования.

Каталог роботов Fanuc

Если говорить о логистических предприятиях и сортировочных конвейерах, нельзя не сказать о линейке специализированных роботов Fanuc для паллетирования. Серия данных роботов паллетоукладчиков –, разработанных специально для перемещения грузов, позволяет повысить скорость операций паллетирования и погрузочно-разгрузочных работ.

В зависимости от параметров производства и помещения, можно подобрать соответствующего по размеру и характеристикам робота. Линейка предлагает устройства с грузоподъемностью от 140 до 700 кг и параметром досягаемости от 2.4 до 3.1 метров. При этом не страдает повторяемость. Сохраняя высокую скорость перемещений, серия M-410 обеспечивает самую высокую в классе повторяемость до 0.2мм.

На стенде Fanuc, данная категория устройств представлена моделью M410iC1100 демонстрирующей укладку ящиков с соседнего конвейера на паллет.

Категория роботы-манипуляторы fanuc

Эта категория роботов является самой многочисленной в линейке устройств Fanuc и перекрывает несколько подкатегорий для специализированных роботов, например для сварки и покраски. По сути, шарнирный робот – некая платформа для создания робототехнического комплекса для конкретных задач. И если обратить внимание на названия и индексы моделей в этом разделе и далее, данный факт станет очевидным.

Итак, шарнирный роботы наиболее широкая категория устройств, охватывающая как компактные модели с небольшой грузоподъемностью и досягаемостью, так и гигантские манипуляторы для работы на производствах кузовов автомобилей, где требуется кантовать все сваренное изделие одномоментно. Отличной иллюстрацией этого ранжирования являются модели LR Mate и Серия M-2000.

Lr- Mate небольшой шарнирный робот – манипулятор отлично чувствующий себя в замкнутых роботизированных комплексах. Сама компания позиционируем модель как «Легкий и сильный робот». Данный антропоморфный робот сопоставим по размерам с человеческими конечностями и является отличным решением для выполнения погрузки-разгрузки или обработки деталей весом до 14 кг.

Благодаря гибкой комплектации может оборудоваться дополнительными интеллектуальными компонентами, например системой машинного зрения и силомерными датчиками. Является универсальным решением для применения в любых отраслях промышленности начиная от металлургии и заканчивая медициной и пищевыми производствами.

Самая «слабая» модификация обладает грузоподъемностью до 4-х кг, самая сильная до 14. Размер зоны досягаемости варьируется от 717 до 911 мм. Данный робот является компактным и удобным решением для производственных ячеек, например при необходимости вынимать или устанавливать заготовки с конвейера на обрабатывающий станок, а также может обладать ограниченной возможностью работы с человеком.


На стенде Fanuc данный робот отлично управлялся с работой в ячейке токарной обработки.

M-2000 напротив, огромный шарнирный антропоморфный робот. Модель даже получила в стенках компании прозвище – Godzilla, т. к. является одним из самых больших в мире антропоморфных шарнирных роботов такого типа.

Серия M-2000 по праву считается самой грузоподъемной на рынке. Самый большой робот – M-2300iA может переносить грузами до 2.3 тонн весом! Этот гигант специально разрабатывался для внутреннего производства Fanuc, однако позже попал на рынок по понятным причинам. Таких роботов используют на производствах автомобилей, в первую очередь грузовиков.

На демонстрации легко убедится, как M-2000 играючи орудует тяжелой металлической кабиной грузовика.

Эта модельная линейка делится на два типа – роботы с короткой и длинной рукой, а зона досягаемости составляет от 3.7 метров до 4.6 при 6 подвижных осях. Кстати, благодаря самой большой на рынке досягаемости, модель M-2000 может выполнять работу стандартных кранов и подъемных устройств, ни в чем им не уступая.

Среди шарнирных роботов необходимо выделить категорию специализированных устройств, предназначенных для выполнения конкретных задач и специально для них подготовленных. Например, роботы для сварки.

Конструкция

Робот манипулятор

По конструкции манипулятор рука напоминает человеческую руку.

Она имеет:

Промышленный робот манипулятор оснащается одной и более рук и пультом управления. В радиусе их действия он может перемещать тяжелые детали со скоростью до 1000 раз в минуту. Понятно, что человека они превосходят как в скорости, так и в точности выполнения однообразной работы.

Управляющий роботом манипулятором оператор отслеживает его действия на экране либо наблюдает непосредственно. Возможно удаленное наблюдение благодаря камере, которой оснащают робот манипулятор. Нередко роботы способны обучаться, поскольку снабжен специальной программой.

Используют манипуляторы роботы в условиях опасности или труднодоступности, в частности для оснащения глубоководных конструкций, применяемых для выполнения работ на значительных глубинах, в космонавтике и пр.

С конца шестидесятых стали появляться роботы нового поколения — интеллектуальные, снабженные сенсорами очувствления, которые собирают информацию о свойствах окружающих предметов и их взаимодействии, обрабатывают ее и предпринимают нужные действия.

Обзор применения

В зависимости от специфики, манипуляторы используются в разных отраслях промышленности и выполняют разные задачи. Но все они призваны улучшить условия труда работников и снизить расходы предприятия.

Роботы-манипуляторы — решение для тех сфер, в которых часто случаются ошибки из-за человеческого фактора. Там, где человеку не хватает скорости реакции или существуют опасные условия, приходит на помощь робот.

Особенности

У данной модели робота-манипулятора 6 степеней свободы:

Для вращения суставов робота-манипулятора применяются высококачественные подшипники. Привлекательная внешне полностью металлическая рука имеет размеры, указанные ниже на фото.

Благодаря дистанционному управлению, работать с китайским роботом-манипулятором удобно и легко.

Разрабатывалась конструкция для обучения и проведения экспериментов. Во время работы всякие вибрации отсутствуют благодаря креплению основания к поверхности надежными стандартными зажимами. Рука робота-манипулятора по желанию оснащается присосками, захватом, вилкой или электромагнитом.

Робот манипулятор

Полярные роботы

Иногда они называются сферическими роботами. Это стационарные роботизированные плечи со сферическими рабочими оболочками, которые могут функционировать в полярной системе координат. Они сложнее, чем декартовые роботы и SCARA-роботы, но управление ими намного менее сложно.

Они имеют 2 вращающихся сустава и 1 призматическое соединение для создания сферического пространства действия. Сферическое запястье является самым популярным, потому что его механически проще реализовать. Основные виды использования таких манипуляторов – операции на производственной линии и взятие и перемещение объектов.

Призматический сустав

Призматические суставы имеют одну степень свободы и используются для описания поступательных движений между объектами. Их конфигурация определяется одним значением, которое представляет собой сумму прохождения вдоль Z-оси относительно их первой опорной рамки.

В промышленности используются различные типы промышленных манипуляторов в соответствии с требованиями к ним. Некоторые наиболее распространенные из них рассмотрены ниже.

Промышленные роботы и манипуляторы

    Промышленный робот – автоматическая
машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его
движением, предназначенная для замены человека при выполнении основных и
вспомогательных операций в производственных процессах.
Манипулятор – совокупность пространственного рычажного механизма и
системы приводов, осуществляющая под управлением программируемого
автоматического устройства или человека-оператора действия (манипуляции),
аналогичные действиям руки человека.

Назначение и область применения.

    Промышленные роботы предназначены для замены
человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в
процессе промышленного производства. При этом решается важная социальная задача
– освобождения человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с
тяжелым физическим трудом, а также от простых монотонных операций, не требующих
высокой квалификации. Гибкие автоматизированные производства, создаваемые на
базе промышленных роботов, позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях
с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и штучном производстве.
Копирующие манипуляторы, управляемые человеком-оператором, необходимы при
выполнении различных работ с радиоактивными материалами. Кроме того, эти
устройства незаменимы при выполнении работ в космосе, под водой, в химически
активных средах. Таким образом, промышленные роботы и копирующие манипуляторы
являются важными составными частями современного промышленного производства.

Классификация промышленных
роботов.

Принципиальное устройство
промышленного робота.

    Манипулятор промышленного робота по своему
функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена и,
закрепленного в нем, объекта манипулирования в пространстве по заданной
траектории и с заданной ориентацией. Для полного выполнения этого требования
основной рычажный механизм манипулятора должен иметь не менее шести
подвижностей, причем движение по каждой из них должно быть управляемым.
Промышленный робот с шестью подвижностями является сложной автоматической
системой. Эта система сложна как в изготовлении, так и в эксплуатации. Поэтому в
реальных конструкциях промышленных роботов часто используются механизмы с числом
подвижностей менее шести. Наиболее простые манипуляторы имеют три, реже две,
подвижности. Такие манипуляторы значительно дешевле в изготовлении и
эксплуатации, но предъявляют специфические требования к организации рабочей
среды. Эти требования связаны с заданной ориентацией объектов манипулирования
относительно механизма робота. Поэтому оборудование должно располагаться
относительно такого робота с требуемой ориентацией.
Рассмотрим
для примера структурную и функциональную схемы промышленного робота с
трехподвижным манипулятором. Основной механизм руки манипулятора состоит из
неподвижного звена 0 и трех подвижных звеньев 1, 2 и 3 (рис.19.1).

Смотрите про коптеры:  Москвичи выиграли Чемпионат мира по авиамодельному спорту в классе кордовых моделей —

    Механизм этого манипулятора соответствует цилиндрической
системе координат. В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена
0 (относительное угловое перемещение j10), звено 2 перемещается
по вертикали относительно звена 1 (относительное линейное перемещение S21)
и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 (относительное
линейное перемещение S32). На конце
звена 3 укреплено захватное устройство или схват, предназначенный для захвата
и удержания объекта манипулирования при работе манипулятора. Звенья основного
рычажного механизма манипулятора образуют между собой три одноподвижные кинематические
пары (одну вращательную А и две поступательные В и С) и могут обеспечить перемещение
объекта в пространстве без управления его ориентацией. Для выполнения каждого
из трех относительных движений манипулятор должен быть оснащен приводами, которые
состоят двигателей с редуктором и системы датчиков обратной связии. Так как
движение объекта осуществляется по заданному закону движения, то в системе должны
быть устройства сохраняющие и задающие программу движения, которые назовем программоносителями.
При управлении от ЭВМ такими устройствами могут быть дискеты, диски CD, магнитные
ленты и др. Преобразование заданной программы движения в сигналы управления
двигателями осуществляется системой управления. Эта система включает ЭВМ, с
соответствующим программным обеспечением, цифроаналоговые преобразователи и
усилители. Система управления, в соответствии с заданной программой, формирует
и выдает на исполнительные устройства приводов (двигатели) управляющие воздействия
ui. При необходимости она корректирует
эти воздействия по сигналам Dxi,
которые поступают в нее с датчиков обратной связи. Функциональная схема промышленного
робота приведена на рис. 19.2.

Основные понятия и определения.
Структура манипуляторов.
Геометро-кинематические характеристики.

    Формула строения – математическая
запись структурной схемы манипулятора, содержащая информацию о числе его
подвижностей, виде кинематических пар и их ориентации относительно осей базовой
системы координат (системы, связанной с неподвижным звеном).

    В соответствии с этой классификацией движений, в
манипуляторе можно выделить два участка кинематической цепи с различными
функциями: механизм руки и механизм кисти. Под “рукой” понимают ту часть
манипулятора, которая обеспечивает перемещение центра схвата – точки М
(региональные движения схвата); под “кистью” – те звенья и пары, которые
обеспечивают ориентацию схвата (локальные движения схвата).
Рассмотрим структурную схему антропоморфного манипулятора, то есть схему которая
в первом приближении соответствует механизму руки человека (рис.19.3).

    Этот механизм состоит из трех подвижных звеньев и
трех кинематических пар: двух трехподвижных сферических
А3сф и С3сф и одной
одноподвижной вращательной В.

    Кинематические пары манипулятора характеризуются:
именем или обозначением КП – заглавная буква латинского алфавита (A,B,C и т.д.);
звеньями, которые образуют пару (0/1,1/2 и т.п.); относительным движением
звеньев в паре ( для одноподвижных пар – вращательное, поступательное и
винтовое); подвижностью КП (для низших пар от 1 до 3, для высших пар от 4 до 5);
осью ориентации оси КП относительно осей базовой или локальной системы
координат.
Рабочее пространство манипулятора
часть пространства, ограниченная поверхностями огибающими к множеству возможных
положений его звеньев.
Зона обслуживания
манипулятора
– часть пространства соответствующая множеству возможных
положений центра схвата манипулятора. Зона обслуживания является важной
характеристикой манипулятора. Она определяется структурой и системой координат
руки манипулятора, а также конструктивными ограничениями наложенными
относительные перемещения звеньев в КП.
Подвижность
манипулятора W
– число независимых обобщенных координат однозначно
определяющее положение схвата в пространстве.

    Маневренность манипулятора М
подвижность манипулятора при зафиксированном (неподвижном) схвате.

    Возможность изменения ориентации схвата при
размещении его центра в заданной точке зоны обслуживания характеризуется углом
сервиса – телесным углом y, который может
описать последнее звено манипулятора (звено на котором закреплен схват) при
фиксации центра схвата в заданной точке зоны обслуживания.

где: fC – площадь
сферической поверхности, описываемая точкой С звена 3,
lCM– длина звена 3.

    Относительная величина ky = y /
(4p)
, называется коэффициентом сервиса. Для
манипулятора, изображенного на рис.19.4,

    Структура кинематической цепи манипулятора должна
обеспечивать требуемое перемещение объекта в пространстве с заданной
ориентацией. Для этого необходимо, чтобы схват манипулятора имел возможность
выпонять движения минимум по шести координатам: трем линейным и трем угловым.
Рассмотрим на объекте манипулирования точку М, которая совпадает с центром
схвата. Положение объекта в неподвижной (базовой) системе координат
0xyz
определяется радиусом-вектором точки М и ориентацией единичного вектора Промышленные роботы-манипуляторы их применение в современном мире — Информиос началом в
этой точке. В математике положение точки в пространстве задается в одной из трех
систем координат:

    Ориентация объекта в пространстве задается углами
a, b и g, которые вектор ориентации Промышленные роботы-манипуляторы их применение в современном мире — Информиообразует с
осями базовой системы координат. На рис. 19.5 дана схема шести подвижного
манипулятора с вращательными кинематическими парами с координатами объекта
манипулирования.

    При структурном синтезе механизма манипулятора
необходимо учитывать следующее:

  • кинематические пары манипуляторов снабжаются приводами, включающими
    двигатели и тормозные устройства, поэтому в схемах манипуляторов обычно
    используются одноподвижные кинематические пары: вращательные или
    поступательные;
  • необходимо обеспечить не только заданную подвижность свата манипулятора,
    но и такую ориентацию осей кинематических пар, которая обеспечивала
    необходимую форму зоны обслуживания, а также простоту и удобство
    программирования его движений;
  • при выборе ориентации кинематических пар необходимо учитывать расположение
    приводов (на основании или на подвижных звеньях), а также способ
    уравновешивания сил веса звеньев.

    При выполнении первого условия кинематические
пары с несколькими подвижностями заменяют эквивалентными кинематическими
соединениями. Пример такого соединения для сферической пары дан на рис.
19.6.
Перемещение схвата в пространстве можно обеспечить, если
ориентировать оси первых трех кинематических пар по осям одной из осей
координат. При этом выбор системы координат определяет тип руки манипулятора и
вид его зоны обслуживания. По ГОСТ 25685-83 определены виды систем координат для
руки манипулятора, которые приведены в таблице 19.1. Здесь даны примеры
структурных схем механизмов соответствующие системам координат. Структурные
схемы механизмов кисти, применяемые в манипуляторах, даны в таблице 19.2.
Присоединяя к выходному звену руки тот или иной механизм кисти, можно получить
большинство известных структурных схем манипуляторов, которые применяются в
реальных промышленных роботах.

Рис. 19.6

Системы координат “руки” манипулятора.Таблица 19.1

    Структура манипулятора определяется и местом
размещения приводов. Если приводы размещаются непосредственно в кинематических
парах, то к массам подвижных звеньев манипулятора добавляются массы приводов.
Суммарная нагрузка на приводы и их мощность увеличиваются, а отношение массы
манипулятора к полезной нагрузке (максимальной массе объекта манипулирования)
уменьшается. Поэтому при проектировании роботов приводы звеньев руки, как
наиболее мощные и обладающие большей массой, стремятся разместить ближе к
основанию робота. Для передачи движения от привода к звену используются
дополнительные кинематические цепи. Рассмотрим схему руки манипулятора ПР фирмы
ASEA (рис.19.7). К трехзвенному механизму с ангулярной системой координат
добавлены:

  • для привода звена 2 – простейший кулисный механизм, образованный звеньями
    4,5 и 2;
  • для привода звена 3 – цепь, состоящая из кулисного механизма (звенья 6,7 и
    8) и шарнирного четырехзвенника (звенья 8,9,2 и 3).

    Таким образом, в рычажном механизме можно
выделить кинематическую цепь руки (звенья 1,2 и 3) и кинематические цепи
приводов. Манипуляторы использующие принцип размещения приводов на основании
имеют более сложные механизмы. Однако увеличение числа звеньев и кинематических
пар компенсируется уменьшением масс и моментов инерции, подвижных звеньев
манипулятора. Кроме того, замкнутые кинематические цепи повышают точность и
жесткость механизма. В целом манипуляторы, использующие принципы
комбинированного размещения приводов (часть приводов на основании, часть на
подвижных звеньях), обладают лучшими энергетическими и динамическими
характеристиками, а также более высокой точностью.
В
кинематических схемах рассмотренных манипуляторов веса звеньев вызывают
дополнительную нагрузку на приводы. Фирма SKILAM разработала робот
SANCIO (рис. 19.8) в котором веса приводов и звеньев воспринимаются
кинематическими парами, а на момент двигателей влияют только через силы трения.
Такая структурная схема механизма потребовала увеличения размеров кинематических
пар, однако в целом был получен существенный выигрыш по энергетическим и
динамическим показателям.
Данные примеры не охватывают всех
возможных ситуаций рационального выбора структуры манипуляторов. Они только
демонстрируют наиболее известные из удачных структурных схем.

    Важная особенность манипуляторов – изменение
структуры механизма в процессе работы, о чем говорилось на лекции по структуре
механизмов. В соответствии с циклограммой или программой работы робота, в
некоторых кинематических парах включаются тормозные устройства. При этом два
звена механизма жестко соединяются с друг другом, образуя одно звено. Из
структурной схемы механизма исключается одна кинематическая пара и одно звено,
число подвижностей схвата механизма уменьшается (обычно на единицу). Изменяется
структура механизма и в тех случаях, когда в процессе выполнения рабочих
операций (на пример, при сборке или сварке) схват с объектом манипулирования
соприкасается с окружающими предметами, образуя с ними кинематические пары.
Кинематическая цепь механизма замыкается, а число подвижностей уменьшается. В
этом случае в цепи могут возникать избыточные связи. Эти структурные особенности
манипуляторов необходимо учитывать при программировании работы промышленного
робота.
Быстродействие ПР определяют максимальной скоростью линейных перемещений
центра схвата манипулятора. Различают ПР с малым (VM<0.5
м/с), средним (0.5 < VM< 1.0 м/с) и высоким (VM>1.0м/с)
быстродействием. Современные ПР имеют в основном среднее быстродействие и только
около 20% – высокое.
Точность манипулятора ПР характеризуется абсолютной линейной погрешностью
позиционирования центра схвата. Промышленные роботы делятся на группы с малой
(D rM<
1 мм), средней (0.1 мм < D rM< 1 мм) и высокой (DrM< 0.1 мм)
точностью позиционирования.

Смотрите про коптеры:  Модули Bluetooth в промышленных приложениях и системах сбора информации - Беспроводные технологии

1. Что такое манипулятор, автооператор и промышленный робот?(стр.1-2)

2. В чем особенности систем управления промышленных роботов?(стр.2-4)

3. Что такое подвижность манипулятора? Как она определяется?(стр.5-6)

4. Дайте определения рабочего пространства, зоны обслуживания манипулятора
и его маневренности (на примере антропоморфного манипулятора) (стр.4-6)

5. Что такое угол сервиса? Что такое коэффициент сервиса? (стр.5-6)

6. Приведите структурные схемы механизмов схвата манипуляторов.(стр.7-9)

Промышленные роботы-манипуляторы их применение в современном мире — информио

Одной из основных движущих сил автоматизации современного производства являются промышленные роботы-манипуляторы. Их разработка и внедрение позволили выйти предприятиям на новый научно-технический уровень выполнения задач, перераспределить обязанности между техникой и человеком, повысить производительность.

Целью данной работы является анализ возможностей роботов-манипуляторов, тенденции их развития и применения в хирургии, промышленности и замена тяжелого ручного труда.

Задачи: изучить основные достоинства роботов-манипуляторов, ознакомится с функциональными возможностями манипуляторов.

Основные достоинства манипуляторов:

  • повышение производительности труда(поскольку открывается возможность использования технологического оборудования в три-четыре смены и 365 дней в году);
  • уменьшение издержек производстваи повышение конкурентоспособности;
  • рациональное использование оборудования и производственных помещений;
  • улучшение качества продукции, связанное с повышением точности выполнения технологических операций;
  • исключение влияния человеческого факторана конвейерных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;
  • исключение воздействия на персонал вредных факторов, характерных для производств с повышенной опасностью;
  • снижение сроков окупаемости инвестиций.

При программировании роботов-манипуляторов используется зык “JSk С  — это языковое расширение C , в котором объединяются вероятностные средства и средства обучения. В число типов данных С  входят распределения вероятностей, что позволяет программисту проводить расчеты с использованием неопределенной информации, не затрачивая тех усилий, которые обычно связаны с реализацией вероятностных методов. Еще более важно то, что язык C  обеспечивает настройку робототехнического программного обеспечения с помощью обучения на основании примеров, во многом аналогично тому, что осуществляется в алгоритмах обучения. [4]

Язык С знает множество программистов так что при внедрении роботов-манипуляторов в производственный процесс не будет проблемой нахождение специалиста в этой области.

Различные аспекты применения промышленных роботов-манипуляторов рассматриваются, в рамках типовых проектов: исходя из имеющихся требований, выбирается оптимальный вариант, в котором конкретизированы необходимый для данной задачи тип роботов, их количество, а также решаются вопросы инфраструктуры питания (силовые подводки, подача охлаждающей жидкости — в случае использования жидкостного охлаждение элементов оснастки) и интеграции.

Роботы-манипуляторы способны выполнять основные и вспомогательные операции.

Действия, выполняемые роботами-манипуляторами:

– перенос материалов

– дуговая и точечная сварка;

– ковка и штамповка;

– нанесение покрытий распылением;

-операции сверления, фрезерования, клёпки, шлифовки, полировки;

– сборка механических, электрических и электронных деталей;

– контроль качества продукции

-хирургические операции

-агропромышленные работы

Манипуляторы способны заменить операторов, выполняющих рутинные задачи в опасных и загрязненных условиях, так же людей, выполняющих действия большой точности или физической силы. В системе управления ведется учет внешних возмущающих воздействий, оказываемых на робот-манипулятор в процессе работы. Благодаря этому, манипуляционные системы можно эксплуатировать без защитных ограждений, рядом с рабочими местами персонала. [3]

Промышленность

Использование роботизированных помощников позволяет справляться одновременно с несколькими задачами:

  • сокращение рабочих площадей и высвобождение специалистов (их опыт и знания могут быть использованы на другом участке);
  • увеличение объемов производства;
  • повышение качества продукции;
  • благодаря непрерывности процесса сокращается цикл изготовления.

Самыми распространенными вариантом роботов-манипуляторов являются сварочные роботы. Их производительность и точность в 8 раз выше, чем у человека. Такие модели могут выполнять несколько видов сварки: дуговая или точечная (в зависимости от ПО).

Благодаря тому, что устройства способны сваривать не только ровные детали, но и эффективно проводить сварочные работы под углом, в труднодоступных местах устанавливают целые автоматизированные линии. Запускается конвейерная система, где каждый робот за определенное время проделывает свою часть работы, а после линия начинает двигаться к следующему этапу. Организовать такую систему с людьми достаточно непросто: никто из работников не должен отлучаться ни на секунду, в противном случае сбивается весь производственный процесс, либо появляется брак.

Медицина

Конечно, применение роботов в медицине целесообразно и в тех случаях, где требуется исключительно тонкая работа. Интеллектуальные устройства способны сделать лечение более эффективным и менее травматичным для пациента, снизить риск развития осложнений. Одна из наиболее «роботизированных» областей медицины – хирургия. Роботы в буквальном смысле становятся руками врачей, участвуя в сложнейших операциях. [2]

Сельское хозяйство

Продолжающийся рост численности населения, повышение спроса на продукты питания, снижение доступности рабочей силы в сельском хозяйства, рост затрат на сельское хозяйство – все это стимулирует массовую автоматизацию промышленности в области сельского хозяйства.  

Передовые страны работают над переходом к безлюдному автоматизированному сельскому хозяйству на основе широкого применения мобильных и стационарных роботов. Роботы способны выполнять различные операции – обработку почвы, ее удобрение, посев, посадка, доение скота, стрижка шерсти, кормление, разделывание мяса и рыбы и т.п.[1]

Вывод:

Таким образом можно сделать вывод о том, что роботы-манипуляторы в скором времени станут неотъемлемой частью нашей жизни. Потенциал этих устройств ограничивается только изобретательностью человека

Список использованных источников:

  1. Robotrends [Электронный ресурс]: http://robotrends.ru/robopedia/selskoe-hozyaystvo-i-roboty
  2. Robo-sapiens [Электронный ресурс]: https://robo-sapiens.ru/stati/primenenie-robotov-v-meditsine-osnovnyie-trendyi/
  3. Mentamore [Электронный ресурс]: https://mentamore.com/robototexnika/promyshlennyj-robot-manipulyator.html
  4. Егоров О.Д., Подураев Ю.В., Буйнов М.А, Робототехнические мехатронные системы МГТУ “СТАНКИН”, 2022г, 360с.

Оригинал работы: Промышленные роботы-манипуляторы их применение в современном мире

Робот puma

PUMA (программируемый универсальный станок для сборки или программируемый универсальный манипулятор) является наиболее часто используемым промышленным роботом в сборочных, сварочных операциях и университетских лабораториях. Он больше похож на человеческую руку, чем робот SCARA.

Он имеет большую гибкость больше, чем SCARA, но также это снижает его точность. Поэтому они используются в менее точных работах, таких как сборка, сварка и обработка объектов. Он имеет 3 вращающихся сустава, но не все суставы параллельны, второе соединение от основания ортогонально другим суставам.

Робот, работающий в декартовой системе координат

В этом промышленном роботе его основная ось имеет призматические суставы или они перемещаются линейно друг относительно друга. Декартовые роботы лучше всего подходят для выдачи густых субстанций вроде клея, например, в автомобильной промышленности. Основным преимуществом картезианцев является то, что они способны двигаться в нескольких линейных направлениях.

Топ-2: 4 фо рука робота 3d вращающийся машина diy автомобиль рука p0090 servo комплект diy робот умный робот для rc модель

Робот манипулятор

Эти модели умных роботов-манипуляторов бренда Feetech предназначен для детей, достигших трехлетнего возраста.

Характеристики технические

Робот-манипулятор, ставший весьма популярным в мире, отличается высокой точностью выполнения работ, производительностью, скоростью и надежностью, поэтому производитель на него предоставляет гарантию.

Робот манипулятор

Робот-манипулятор не дрожит при работе, выполняет движения плавно благодарястеппер мотору с планетарным приводом.

Все вращающиеся детали у него сделаны из подшипникового провода. Размеры робот — манипулятора представлены на картинке.

Робот манипулятор

Цилиндрический робот

Это, как правило, робот-манипулятор, который перемещается вокруг цилиндрического полюса. Цилиндрическая роботизированная система имеет три оси движения – круговую ось движения и две линейные оси в горизонтальном и вертикальном движении руки. Таким образом, он имеет 1 вращающийся, 1 цилиндрический и 1 призматический сустав.

Сегодня цилиндрический робот менее используется, чем раньше, и заменен более гибкими и быстрыми роботами, но он имеет очень важное место в истории, поскольку он использовался для задач схватывания и перемещения предметов намного раньше, чем были разработаны шестиосевые роботы.

Его преимущество состоит в том, что он может двигаться намного быстрее, чем декартовы роботы, если две точки имеют одинаковый радиус. Его недостатком является то, что он требует работы для преобразования из декартовой системы координат в цилиндрическую систему координат.

Вывод

Итак. Мы бегло познакомились с линейкой продукции японского производителя роботов, компании Fanuc. Прошлись по их демо-залу, познакомились с примерами применения роботов и разобрались с их категориями.

Можно с уверенностью сказать, что за автоматизацией производств – будущее. И не только классические производственные операции можно автоматизировать. Применений роботам видится куда больше. Например, эта картина на фотографии была нарисована роботом манипулятором Fanuc 710iC/50. А роботы – повара давно используют в своем устройстве коллаборативные манипуляторы с сенсорным обучением.

В данной статье мы затронули основные моменты и познакомились с роботами в целом. Более подробное знакомство с их устройством, историей происхождения, а также комплектующими и П.О. применяемыми в этих устройствах, мы расскажем в следующей статье цикла.

А пока, большое спасибо за чтение, надеемся статья была для Вас полезна! До новых встреч!

Приобрести робот-манипулятор или другую ЧПУ или 3Д технику и расходные материалы, задать свой вопрос, или сделать предложение, вы можете, связавшись с нами:

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector