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.

    Промышленные роботы классифицируются по следующим признакам:

по характеру выполняемых технологических операций основные; вспомогательные; универсальные; по виду производства литейные; сварочные; кузнечно-прессовые; для механической обработки; сборочные; окрасочные; транспортно-складские; по системе координат руки манипулятора прямоугольная; цилиндрическая; сферическая; сферическая угловая (ангулярная); другие; по числу подвижностей манипулятора; по грузоподъемности сверхлегкие (до 10 Н); легкие (до 100 Н); средние (до 2000 Н); тяжелые (до 10000 Н); сверхтяжелые (свыше 10000 Н); по типу силового привода электромеханический; пневматический; гидравлический; комбинированный; по подвижности основания мобильные; стационарные; по виду программы с жесткой программой; перепрограммируемые; адаптивные; с элементами искусственного интеллекта; по характеру программирования позиционное; контурное; комбинированное.

43. Определение положения охвата манипулятора матричным способом.

При решении задач проектирования и управления промышлен­ными роботами приходится определять как положения его звеньев относительно неподвижной системы координат (абсолютные поло­жения звеньев), так и их относительные положения (например, обобщенные координаты). Соответственно эти задачи известны в робототехнике как прямая и обратная задачи о положениях. Для исследования движения исполнительного механизма мани­пулятора в пространстве наибольшее распространение получил ме­тод преобразования координат с матричной формой записи. Он позволяет упорядочить выполняемые действия и сократить матема­тические выкладки. При этом ме'годе выбирают число систем коор­динат, равное числу элементов звеньев, образующих кинематические пары. Неподвижная система координат  обычно связывается со стойкой, а с каждой кинематической парой связыва­ется подвижная система координат, одна из осей которой связана с характерными признаками звена, например осевой линией. Для примера на рис.24.2, а показаны координатные оси , (или ) четырехзвенной открытой кинематичес­кой цепи из звеньев 1, 2, 3, 4, моделирующей структуру руки человека (см. рис. 24.2, б). Ось  направляют вдоль оси кинематической  пары,   а  ось    дополняет  правую  систему  координат Применение метода преобразования координат для решения прямой задачи о положениях проиллюстрируем на примере кинема­тической схемы промышленного робота (рис. 25.1). Четыре подви­жных звена 1, 2, 3 и 4 образуют четыре одноподвижные пары, из которых три вращательные и одна поступательная. Число степеней подвижности робота равно четырем: Поэтому для решения прямой задачи о положениях должны быть заданы четыре обобщенные координаты: относительные углы поворота звеньев  и относительное перемещение вдоль оси звена 3  (рис. 25.1). Требуется определить радиус-вектор  точки Е схвата относительно неподвижной системы координат , связанной со стойкой 5 (или 0). Оси систем координат ориентированы относите­льно элементов кинематических пар следующим образом: ось  неподвижной системы координат стоики направлена вдоль оси вращательной пары А; со звеном 1 связана система , имеющая смещение  начала координат вдоль оси . Ось  совпадает с осью , а ось  направлена по оси вращательной кинематической пары В; со звеном 2 связана система , имеющая начало координат  совпадающее с точкой . Ось  совпадает с осью  т. е. с осью вращательной кинематической пары В; начало координат системы   имеет смещение  относительно точки  вдоль оси . Ось выбрана совпадающей с осью ; координата  точки Е схвата 4 задана в системе , ось  которой направлена по оси вращательной кинематической пары D. Для определения радиуса-вектора  необходимо разрешить матричное уравнение перехода к системе координат :  (25.1) Достоинство метода проявляется в случае специального выбора подвижных систем координат. Если координатные оси совмещать с осью вращательной пары или направлением поступательной па­ры, то матрицы перехода существенно упрощаются. Координаты точки Е в трехмерном пространстве записываются в виде столбцевых матриц: Здесь  - матрица перехода от системы  к системе  (элементарная матрица поворота вокруг оси z и перемещения вдоль оси z): ;  - матрица перехода от системы  к системе  (элементарная матрица поворота относительно оси y): ;   - матрица перехода от системы  к системе (элементарная матрица перемезения вдоль оси x): ;  - матрица перехода от системы  к системе (элементарная матрица поворота вокруг оси x): . Подставив эти матрицы в формулу (25.1), получим координаты точки Е в системе . Развернутые формулы, определя­ющие положение точки Е схвата, ввиду громоздкости не приведены. При решении конкретных задач на ЭВМ целесообразно восполь­зоваться библиотекой стандартных подпрограмм для выполнения элементарных операций с матрицами. Для определения скорости и ускорения точек звеньев простран­ственных механизмов манипуляторов при использовании метода преобразования координат имеют в виду, что радиус-вектор , например, точки Е есть векторная функция обобщенных координат: поэтому скорость  точки Е определяется по соотношению ,  (25.2) или  (25.3) Абсолютную угловую скорость j-го звена относительно стойки находят сложением угловых скоростей при относительном движе­нии звеньев:  (25.4) индекс i(i - 1) указывает на порядковые номера звеньев, участву­ющих в относительном движении, например  Решения обратных задач о положениях манипуляторов в явном виде имеют важное значение как при проектировании, так и при управлении. При проектировании такие решения позволяют оце­нить влияние конструктивных параметров на процесс движения, при управлении - построить быстродействующие алгоритмы управле­ния.

44. Машины автоматы, автоматические линии. Общие сведения.

Автоматическая линия - группа машин, которые, имея общие механизмы управления, автоматически выполняют в технологической последовательности цикл операций по обработке изделий. Автоматическая линия оборудована автоматическими транспортными средствами для перемещения изделий от одной машины к другой.

Автоматизация производства, с помощью автоматических линий является одним из самых простых, надежных и важных направлений технического прогресса. Среди других направлений развития автоматизации надо назвать системы программного управления и кибернетические системы с логическим управлением. При обработке на автоматической линии изделие последовательно перемещается от одной машины к другой. Он устанавливается и закрепляется в определенном положении для обработки сам или вместе с устройством, перемещая его.

Используются почти во всех отраслях промышленности, наиболее: металлургической, машиностроительной, электротехнической, легкой, пищевой и тому подобное. Давно уже работают автоматические линии на автомобильных, тракторных и металлургических заводах, на кондитерских и текстильных фабриках.