Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
Р- РА РЕ РИ РО РТ РУ РЫ

Рабочий орган - манипулятор

 
Рабочие органы манипуляторов служат для непосредственного взаимодействия с объектами внешней среды и делятся на захватные устройства и специальный инструмент. Рабочие органы могут быть постоянными и съемными, в том числе с возможностью их автоматической замены в ходе выполнения технологической операции.
Схема дифференциального схвата.| Схема тактильного датчика очувствленного схвата.| Идентификация детали ощупыванием. Рабочий орган манипулятора должен обеспечивать надежное выполнение разборочных работ, что обеспечивается также учетом возможных ситуаций.
Механизм зажима манипулятора. Выдвижение рабочего органа манипулятора происходит от вала 4 через вал 7, планетарный механизм Я и шариковую гайку Г, которая, вращаясь за одно целое с валом 9, перемещает вал 10, а вместе с ним и схват манипулятора.
Использование рабочего органа манипулятора для снятия различных деталей обеспечивается соответствующей конструкцией.
Структурная схема манипулятора для одной координаты. ОС) рабочий орган манипулятора ОС не охватывается. Задаваемое управляющим сигналом U перемещение отрабатывается приводом на выходе силового элемента, а не рабочего органа. Отличие исполнительного движения л: от отрабатываемого приводом ф определяется динамическими свойствами механической конструкции промежуточного звена.
При движении рабочего органа манипулятора до соприкосновения с объектом внешней среды, с которым он должен взаимодействовать, сигнал с датчика силы не поступает в систему, как и в предыдущей схеме. После появления контакта, который фиксируется специальным датчиком, эта цепь включается. В результате при дальнейшем движении рабочего органа величина его хода корректируется по силе воздействия на внешнюю среду.
Свободный ход рабочего органа манипулятора при заторможенных двигателях приводов степеней подвижности не должен превышать значения абсолютной погрешности позиционирования ПР.
К точности позиционирования рабочих органов манипулятора предъявляют значительно более низкие требования, чем в станках. В большинстве случаев манипуляторы отрабатывают перемещения с погрешностями порядка миллиметров и в крайнем случае десятых долей миллиметров.
Управление усилием на рабочем органе манипулятора осуществляется обычно с помощью / и-комлонентных датчиков усилия, расположенных в запястье рабочего органа.
Управление усилием на рабочем органе манипулятора осуществляется обычно с помощью m - компонентных датчиков усилия, расположенных в запястье рабочего органа.
Например, при приближении рабочего органа манипулятора к объекту, с которым предстоит выполнение какой-то технологической операции, возможен переход от программного к адаптивному управлению по относительным координатам, связанным с этим объектом. Аналогично при управлении передвижением мобильного робота при приближении к месту остановки обычно переходят от управления по скорости к позиционному управлению.

Точность позиционирования обеспечивает точность выхода рабочего органа манипулятора в заданные точки, а также воспроизведения заданной траектории. При выполнении ПР основных технологических операций точность позиционирования должна соответствовать техническим требованиям на обработку или сборку изделий. Необходимо учитывать, что точность позиционирования меняется в зависимости от положения захватного устройства ПР в зоне манипулирования. На границах зоны уменьшение точности может происходить, в частности, за счет влияния упругой податливости звеньев манипулятора.
Второй вариант программирования методом обучения заключается в перемещении рабочего органа манипулятора рукой оператора и записи при этом показаний датчиков положения приводов, как в предыдущем варианте. Для выполнения такой операции на рабочем органе предусматриваются специальные ручки, а в конструкции самого манипулятора - возможность отсоединения приводов от его механической части, чтобы дать возможность оператору беспрепятственно ее перемещать. Таким образом, этот вариант программирования требует соответствующего изменения конструкции манипулятора.
Этот способ позволяет с высокой точностью управлять макродвижениями рабочего органа манипулятора путем микроперемещений элементов управляющего механизма и, следовательно, руки оператора, при этом физическая нагрузка на нее значительно снижена.
Этот важный параметр промышленных роботов определяет точность выхода рабочего органа манипулятора в заданные точки и точность воспроизведения заданной траектории.
Одна ( левая) рукоятка служит для управления перемещением рабочего органа манипулятора, а другая ( правая) - для его ориентации.
Схема системы программного управления силой в рабочем органе. ДП - датчик положения рабочего органа. ДУ - датчик внешнего усилия на рабочем органе. На рис. 4.17 дана схема системы одновременного независимого управления рабочим органом манипулятора ло перемещению и по силе по разным его степеням подвижности.
Эти роботы имеют большое число ( десятки) точек позици-рования рабочего органа манипулятора. В отличие от систем циклового управления, здесь точность позиционирования обеспечивается не упорами, а точностью отработки приводами с обратной связью по положению заданных управляющей программой точек позиционирования. Исключение составляют разомкнутые системы на шаговых приводах.
Таким образом, валы 9 к 10, связанные с рабочим органом манипулятора, получают вращение, одинаковое по величине, но разное по направлению. Это дает возможность при неподвижных шариковых гайках получать возвратно-поступательное движение рабочего органа манипулятора.
Вектор силы Q - это то значение вектора силы в рабочем органе манипулятора, создаваемой его приводами, которое соответствует варианту, когда манипулятор ведет себя как эталонная модель, т.е. его уравнение совпадает с уравнением этой модели.
К таким частям могут относиться, например, элементы приводов и рабочих органов манипулятора.
Наряду с управлением перемещением в манипуляторах часто требуется управление силой, с которой рабочий орган манипулятора воздействует на объекты внешней среды.
Схема безлюфтового привода поворотного звена. Зубья этих колес нарезаны на концах гидроцилиндра 6, с помощью которого осуществляется поворот рабочего органа манипулятора, прикрепляемого к наконечнику 1 вокруг собственной оси.
Существует деление ПР на группы в зависимости от формы пространства ( в котором может находиться рабочий орган манипулятора при функционировании робота) и конструктивного исполнения. Варианты исполнения обозначаются: от 01 до 19-для работы в плоской и с 20 до 29 - в пространственной системах декартовых координат; с 30 до 39 - в плоской, с 40 по 59 - в цилиндрической, а с 60 по 79 - в сферической системах полярных координат; с 80 по 89 - в цилиндрической, а с 90 по 99 - в сферической системах сложных полярных координат.

В первом варианте человек-оператор, управляя последовательно отдельными приводами манипулятора через его устройство управления, выводит рабочий орган манипулятора в заданные точки позиционирования и заносит в память устройства управления показания датчиков положения приводов. Совокупность этих данных и составляет управляющую программу, которая затем воспроизводится и при необходимости уточняется.
Развитием этого варианта программирования обучением стало применение съемной многостепенной задающей рукоятки, которая укрепляется на время этой операции на рабочем органе манипулятора. Оператор, смещая рукоятку с нейтрали в нужном направлении, осуществляет перемещение рабочего органа путем управления приводами манипулятора через его устройство управления с помощью контактов задающей рукоятки. Этот вариант программирования, таким образом, применим ко всем манипуляторам, не требуя отсоединения приводов, как в исходном варианте.
Наиболее маневренными и универсальными, но и наиболее сложными являются манипуляторы второго типа. Рабочий орган манипулятора - клещи - совершает следующие движения: захват заготовок, вращение, параллельный подъем и качание. Зажим клещей осуществляется гидравлическим цилиндром, для чего на манипуляторе установлена насосная установка и золотники управления. Управление остальными механизмами электрическое и осуществляется тремя контроллерами, установленными в кабине манипулятора.
Переход от одного способа управления к другому может осуществляться самим оператором или автоматически в функции от отклонения рукоятки. При приближении рабочего органа манипулятора к месту выполнения операции, требующей позиционирования, оператор снижает скорость движения, подводя задающую рукоятку к нейтральному положению. Само переключение состоит в изменении режима работы вычислителя.
Усовершенствование способа программирования обучением путем управления приводами манипулятора через его устройство управления обычно с помощью переносного пульта состоит в следующем. На время программирования на рабочий орган манипулятора укрепляется передающая телевизионная камера, выводящая крупным планом на экран персонального компьютера изображение объектов внешней среды, с которыми манипулятор должен взаимодействовать. Управление манипулятором осуществляется через компьютер с помощью мыши или такой же задающей рукоятки, как в предыдущей системе. Преимущество этого варианта системы программирования - в значительно больших быстродействии и точности.
На время программирования на рабочем органе манипулятора крепится передающая телевизионная камера, которая передает изображение объектов внешней среды, с которыми манипулятору предстоит работать, на экран персонального компьютера. Управление манипулятором осуществляется при этом с помощью мыши или других аналогичных средств путем одновременного скоординированного воздействия на приводы манипулятора. Последние вычисляются компьютером в соответствии с заданием от оператора.
По дальности действия сенсорные системы делятся на контактные, ближние, дальние и сверхдальние. Контактные сенсорные системы применяют для очувствления рабочих органов манипуляторов и корпуса ( бампера) мобильных роботов. Они позволяют фиксировать контакт с объектами внешней среды ( тактильные датчики), измерять усилия, возникающие в месте взаимодействия ( силометрические датчики), определять проскальзывание объектов при их удержании захватным устройством. Контактным сенсорным системам свойственна простота, но они накладывают существенные ограничения на динамику и прежде всего на быстродействие управления роботом.
Так, программирование путем перемещения рукой оператора рабочего органа манипулятора может осуществляться с помощью трехстепенной задающей рукоятки, которая укрепляется на время программирования на рабочем органе манипулятора.
Таким образом, валы 9 к 10, связанные с рабочим органом манипулятора, получают вращение, одинаковое по величине, но разное по направлению. Это дает возможность при неподвижных шариковых гайках получать возвратно-поступательное движение рабочего органа манипулятора.
Рабочая зона манипулятора - это пространство, в котором может находиться его рабочий орган при всех возможных положениях звеньев манипулятора. Форма рабочей зоны определяется системой координат, в которой осуществляется движение рабочего органа манипулятора, и числом степеней подвижности манипулятора.
Манипулятор с прямоугольной системой координат ( а и его рабочая зона ( б. Максимально необходимое число ориентирующих степеней подвижности равно трем. Обычно они реализуются кинематическими парами с угловым перемещением, обеспечивающими поворот рабочего органа манипулятора относительно его продольной и двух других взаимно перпендикулярных осей.
Универсальный ПР с шестью степенями подвижности для обслуживания металлорежущих станков, куз-нечно-прессового, литейного и другого оборудования, для сварочных операций ( программирование в режиме обучения, позиционное управление, гидравлические приводы, грузоподъемность до 60 кг. Максимально необходимое число ориентирующих степеней подвижности тоже равно трем. Обычно они реализуются кинематическими парами с угловым перемещением, обеспечивающими поворот рабочего органа манипулятора относительно его продольной и двух других взаимно перпендикулярных осей.
Первый способ программирования, также в свое время заимствованный у систем ЧПУ технологического оборудования, применительно к манипуляторам имеет два варианта. В первом варианте оператор в режиме ручного управления отдельными приводами последовательно устанавливает рабочий орган манипулятора в заранее выбранные точки заданной программной траектории. При этом в каждой такой точке в память устройства управления заносятся значения сигналов с датчиков положения всех приводов. В результате прохождения таким образом всей траектории в устройстве управления оказывается записанной соответствующая ей управляющая программа. После пробного ее воспроизведения и при необходимости корректировки в отдельных точках программа готова к работе.

По сравнению с централизованным управлением такой способ управления обеспечивает большую точность относительного движения управляемых объектов, так как именно последнее контролируется системой управления. Отсутствие такого контроля при централизованном управлении и является причиной, ограничивающей точность позиционирования рабочего органа манипулятора при централизованном управлении его приводами, которое в настоящее время получило широкое распространение из-за своей простоты.
Так, программирование путем перемещения рукой оператора рабочего органа манипулятора может осуществляться с помощью трехстепенной задающей рукоятки, которая укрепляется на время программирования на рабочем органе манипулятора.
К приводу робота для контактной сварки предъявляют повышенные требования в отношении точности и быстродействия. Это связано с особенностями технологического процесса точечной сварки - с пошаговым перемещением и точным позиционированием сварочных клещей вдоль свариваемого контура: требуется осуществлять до 60 перемещений в минуту рабочих органов манипулятора при погрешности позиционирования не более 1 мм. Основной задачей привода является обеспечение малых перемещений с высоким быстродействием. Этими величинами определяются требования к динамическим характеристикам следящего привода и к качеству переходных процессов отработки перемещений.
Движение кисти - поворот вокруг оси х и качание вокруг оси у являются ориентирующими. Автоматические роботы-манипуляторы могут иметь от трех до семи степеней подвижности. Рабочий орган манипулятора может иметь различное устройство в зависимости от назначения робота.
Кроме качественных, ПР определяется рядом технических характеристик: номинальной грузоподъемностью, погрешностями позиционирования и отработки траекторий, скоростью перемещения, числом степеней подвижности, ходом манипулятора, степенью подвижности, рабочим пространством и зоной обслуживания. Номинальная грузоподъемность ПР - наибольшее значение массы предметов производства или технологической оснастки, включая массу захватного устройства, при которой гарантируется их удержание и обеспечение установленных значений эксплуатационных характеристик. Погрешность позиционирования рабочего органа манипулятора характеризуется отклонением его положения от положения заданного управляющего программой.
Динамическое запаздывание q t при отработке программной траектории qt ( t. Управляющую программу можно найти и экспериментально методом обучения на реальном роботе. Существуют два способа такого обучения. Первый - путем непрерывного перемещения рабочего органа манипулятора рукой оператора с записью сигналов с датчиков обратной связи приводов. Для того чтобы двигатели манипулятора не препятствовали этому, конструкция манипулятора должна предусматривать возможность их отсоединения от механической системы манипулятора.
Отечественные манипуляторы с ручным и интерактивным управлением. Промышленные манипуляторы работают в организованном пространстве, где рабочие плоскости строго упорядочены. Это позволяет уменьшить фактическое число степеней подвижности, не снижая эффективности выполнения рабочих операций и не усложняя конструкцию мнипулятора. Например, для штабелирования грузов достаточно обеспечить качание рабочего органа манипулятора и его ротацию.
Типичные роботы с непрерывным ( контурным) управлением - это промышленные роботы для дуговой сварки и резки, нанесения покрытий. На рис. 4.1 и 4.2 показаны примеры таких роботов. Их главное отличие от роботов с дискретным позиционным управлением заключается в движении рабочего органа манипулятора по непрерывной траектории. Важно, что рабочий орган про-эфдит эти точки без остановок, как при дискретном позиционном управлении.
Функциональная схема системы управления с задающей рукояткой ( ЗР. На рис. 6.7 5 показан вариант кинематической схемы трехстепенной шарнирной задающей рукоятки. Каждая степень подвижности оснащена датчиком положения. Оператор, смещая своей рукой задающую рукоятку с нейтрального положения, задает с помощью этих датчиков координаты лр, рабочего органа манипулятора.
Механизмы манипуляторов, т.е. устройств, воспроизводящих движения рук человека. В атомной технике они позволяют выполнять различные манипуляции с радиоактивными материалами, причем оператор, управляющий движением манипулятора, находится в безопасной зоне. Автоматически управляемые манипуляторы применяются также для подводных работ на большой глубине и для работ в космосе. Рабочие органы манипуляторов и роботов совершают, как правило, сложные пространственные движения. В некоторых случаях рабочие органы должны ощущать соприкосновение с перемещаемым или обрабатываемым предметом, что достигается соответствующим построением системы управления.
Меры безопасности при эксплуатации манипуляторов и ПР должны быть разработаны с учетом ОСТ 3 - 12.002 - 80 Роботы промышленные. Требования безопасности при эксплуатации и ОСТ 3.12.003 - 80 Эксплуатация роботизированных комплексов. Основными причинами возникновения аварийных ситуаций могут явиться непредусмотренные движения ПР во время обучения и автоматической работы, в том числе погрешность позиционирования рабочих органов манипулятора; ошибочные действия оператора во время наладки и ремонта; доступ человека в рабочее пространство ПР при его работе в автоматическом режиме: размещение пульта управления внутри рабочей зоны и отсутствие специального ограждения; отсутствие четкой информации о ситуации на роботизированном участке и причинах возникновения неполадок.
Механизмы манипуляторов воспроизводят движения рук человека. В атомной технике они позволяют выполнять различные манипуляции с радиоактивными материалами, причем оператор, управляющий движением манипулятора, находится в безопасной зоне. Автоматически управляемые манипуляторы применяются также для подводных работ на большой глубине и для работ в космосе. Роботы отличаются от загрузочных, контрольных, упаковочных и других машин-автоматов тем, что их можно быстро переналаживать на выполнение различных операций. Рабочие органы манипуляторов и роботов совершают, как правило, сложные пространственные движения. В некоторых случаях рабочие органы должны ощущать соприкосновение с перемещаемым или обрабатываемым предметом, что достигается соответствующим построением системы управления.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11