Чтение онлайн

Рис. 1.4. Схема робота с ангулярной (угловой) системой координатных перемещений

Такую конфигурацию ещё называют антропоморфной. Положение и ориентация манипулятора в рабочей зоне такого робота определяются за счет изменения только угловых положений его звеньев друг относительно друга. Иными словами, манипулятор состоит из звеньев аналогично руке человека. Форма же рабочей зоны представляет собой сложное сферическое пространство, ограниченное сферическими и цилиндрическими поверхностями.

Ангулярная система координатных перемещений является достаточно сложной как с конструкторской точки зрения, поскольку необходимы специальные меры для повышения точности и жесткости манипулятора, так и с точки зрения программирования. В результате, помимо сказанного, требуется использование более сложных устройств программного управления. В то же время, эти манипуляторы отличает высокая универсальность и наибольший объём обслуживаемой рабочей зоны. Благодаря этому они хорошо компонуются с оборудованием, позволяя минимизировать производственные площади.

5. Робот с полярной системой координатных перемещений и цилиндрической системой координат, схема его манипулятора представлена на рис. 1.5.

Рис.1.5. Схема робота с полярной или сложной цилиндрической системой координат

Степени подвижности данного манипулятора реализованы тремя вращательными одноподвижными кинематическими парами и одной поступательной одноподвижной кинематической парой. Манипулятор такого робота состоит из вращающейся колонны, или корпуса, присоединенного к нему и поворачивающегося в той же горизонтальной плоскости звена, на конце которого в направляющей перемещается вертикально «рука».

6. Кинематическая схема робота SCARA имеет две вращательные степени подвижности с параллельными осями, обеспечивающими плавные движения в выбранной плоскости, рис.1.6. Кинематика робота представлена на рис.1.7.

Рис.1.6. Кинематическая схема робота SCARA

Рис.1.7. Кинематика робота SCARA

Сочлененный манипулятор робота более широко используется для сборки во всем мире благодаря простоте и беспрепятственного монтажа. Роботы SCARA обычно имеют так называемую последовательную архитектуру, в которой один базовый двигатель должен нести все остальные установленные двигатели. Сам SCARA-робот, оригинальное исполнение. Один шаговый мотор приводит в движение внутренний рычаг, на котором установлен второй шаговик для привода наружного рычага. Промышленные SCARA-роботы используют именно этот вариант. Одним из недостатков этих типов роботов является то, что они чрезвычайно дороги по сравнению с довольно недорогими декартовыми роботами. Кроме того, для работы им требуется сложное программное обеспечение высокого уровня.

7. Параллельные роботы. Роботы с параллельной кинематикой – роботы, звенья которых образуют замкнутые кинематические цепи с вращательными и поступательными шарнирами, имеющими параллельные оси. Структурная схема параллельного робота показана на рис.1.8.

Рис.1.8. Структурная схема параллельного робота

Параллельный робот специально разработан, чтобы оставаться жестким и противостоять всем нежелательным помехам и движениям, в отличие от серийных роботов-манипуляторов. Хотя каждый привод работает с определенной степенью свободы, их гибкость в конечном итоге ограничивается другими приводами. Его жесткость и прочность отделяют параллельные манипуляторы от серийных цепных роботов.

8. Роботы с комбинированной кинематикой-роботы, кинематика которых представляет собой комбинацию указанных выше схем.

Выбор системы координат определяет тип руки манипулятора и вид его зоны обслуживания.

По методу управления, или степени непосредственного участия человека в управлении, роботы подразделяются на три класса:

1) биотехнические,

2) интерактивные и

3) автоматические.

Биотехнические роботы функционируют только с непосредственным участием человека-оператора, который фактически берет на себя управление исполнительными механизмами.

В зависимости от способа реализации биотехнического управления можно выделить:

–дистанционно управляемые копирующие роботы – управление с помощью задающего механизма,

–командные – управляются с кнопочного или клавишного пульта;

–экзо скелетоны (киборги) – управляются биоимпульсами;

–полуавтоматические роботы – управляемые с помощью ЭВМ.

Биотехническое управление может использоваться также в интерактивных и автоматических системах эпизодически в режиме обучения робота или в аварийных ситуациях, при выполнении отдельных ответственных операций, которые по каким-либо причинам невозможно произвести автоматически.

Если ручное управление выполняется непрерывно, то робот теряет один из главных признаков – автоматичность и, по существу, вырождается в ту или иную машину – манипулятор, автокар, грузоподъемный кран и т.п.

Копирующие роботы имеют задающий (управляющий) орган, кинематически связанный в определенном масштабе с исполнительным. Перемещение человеком-оператором задающего органа полностью копируется исполнительным органом робота с учетом геометрического и силового масштабов.

Командные роботы управляются оператором с помощью кнопок, клавиш или рукояток отдельно по каждой из степеней подвижности; при этом движение рабочего органа не связано кинематически с задающим устройством, а на пульт управления поступает информация о среде функционирования робота. Так, с помощью одного переключателя можно заставить "руку" двигаться вперед или назад; другого – регулировать скорость движения; третьего – задавать положение схвата и т.д. Очевидно, что этот способ непригоден для работ, где требуется высокая точность движений.

Экзо скелетоны представляют собой антропоморфные конструкции, обычно "надеваемые" на тело человека и управляемые им, значительно расширяющие его физические и двигательные возможности. К таким устройствам можно отнести также механические протезы и искусственные конечности, в том числе с биоуправлением (от биотоков мозга), для возмещения физических и двигательных функций инвалидов с искалеченными или отсутствующими конечностями.

Полуавтоматические роботы, помимо задающей системы в виде рукоятки, управляющей несколькими степенями подвижности, имеют малую ЭВМ или специальный вычислитель, которые преобразуют сигналы с рукоятки в сигналы, управляющие движениями исполнительных органов.

Этот метод управления предпочтительнее, чем командный, так как обеспечивает выполнение согласованных движений под контролем компьютера.

Интерактивные роботы в отличие от биотехнических имеют устройства памяти для автоматического выполнения отдельных действий и могут управляться попеременно оператором или автоматически.

В зависимости от формы участия человека-оператора интерактивное управление может быть, следующих видов:

1) автоматизированное, когда происходит чередование во времени автоматических режимов управления с биотехническими;