Введение процессов в роботизацию
Правда о промышленной революции заключается в том, что она вовсе не была результатом деятельности ученых. Это результат тяжелой и неустанной работы инженеров и ремесленников, которые не прекращали испытаний и поисков, которые часто действовали интуитивно и превращали свои наблюдения в материальные эффекты.
Инженеры-механики обладают знаниями и навыками, которые являются ключевыми в конструировании, производстве и эксплуатации машин. У них есть полное образование в области механики и дизайна. Они могут использовать инновационные вычислительные инструменты и хорошо подготовлены для выполнения процедур по изготовлению, сборке и использованию станков, а также для поддержки проектов.
Знания инженера-механика в сочетании с врожденной харизмой позволяют ему руководить командами, контролировать операции, координировать действия и анализировать результаты.
Новейшие компьютерные технологии не являются для них секретом. Эти знания основаны на математике, технической механике, физике и химии. В процессе обучения будущий инженер-механик приобретает компетенции и навыки, связанные с такими вопросами, как конструирование и эксплуатация машин, инженерная графика, материаловедение и машиностроение.
Характеристики современных форм и методов реализации производственных процессов:
- Устранение (или ограничение) участия человека в выполнении скучных, однообразных, повторяющихся работ.
- Тенденции к повышению уровня безопасности при работе.
- Стремление обеспечить высокое и стабильное качество производимой продукции и оказываемых услуг.
- Максимальное использование времени, затрачиваемого на дорогостоящие и сложные машины и оборудование.
- Способность быстро адаптировать производственные линии (производственные станции) для производства другого ассортимента продукции.
- Снижение затрат на внедрение производственных процессов и услуг.
В этих случаях важно заменить человеческую работу во время манипуляции машинной работой.
Манипуляция заключается в захвате конкретного объекта (объекта), изменении его положения, транспортировке, позиционировании или ориентации относительно принятой базы, подготовке объекта к выполнению технологических операций над ним или с ним.
С некоторым упрощением можно констатировать, что выполнение человеком манипулятивной деятельности требует затрат энергии (энергетические функции) и участия умственного труда (интеллектуальные функции).
Промышленный манипулятор - это устройство, предназначенное для поддержки, частичной или полной замены человека при выполнении манипуляционных действий в процессе промышленного производства.
(Промышленный) робот - это многофункциональный манипулятор, предназначенный для перемещения материалов, деталей, инструментов или специальных устройств в пространстве, запрограммированные движения для выполнения различных задач .
Отличительной особенностью роботов от манипуляторов является их универсальность, заключающаяся в возможности использования одного и того же технического устройства для выполнения различных функций в процессе производства.
Функциональная структура погрузочно-разгрузочных систем и роботов
Каждый промышленный робот включает в себя следующие системы:
- Система электроснабжения.
- Система управления.
- Система движения (кинематическая единица).
В случае манипуляторов все системы обычно встроены в один корпус, в то время как для роботов они представляют собой отдельные устройства, соединенные друг с другом таким образом, чтобы между ними передавалась энергия и сигналы.
Задача системы электропитания - обеспечить отдельные компоненты робота энергией, необходимой для их правильной работы. Это может быть электричество, гидравлическая или пневматическая энергия. В зависимости от типа энергопитания робота, система питания может включать в себя:
- оборудование для питания двигателей постоянного и переменного тока, инверторы и необходимые релейные системы (в случае электроснабжения),
- заправочная станция и необходимое гидравлическое оборудование (в случае гидравлического питания),
- станция подготовки воздуха, если сжатый воздух не забирается из сети (в случае пневматического источника питания).
Часто встречается смешанная подача роботов, например, электрической и пневматической энергии или электрической и гидравлической энергии.
Задача системы управления - генерировать управляющие сигналы для отдельных приводов робота и устройств, взаимодействующих с роботом. Эти сигналы генерируются на основе информации о текущем состоянии опорно-двигательного аппарата, а также устройств, работающих вместе и обработаны в соответствии с программой действий робота.
Система управления роботом обычно реализуется в виде шкафа управления, содержащего:
- Главная панель управления с устройствами для запуска робота или ручного управления,
- Портативный ручной контроллер, подключенный к шкафу с помощью длинного кабеля, используемый для программирования робота и перемещения системы движения робота в последующие положения, возникающие в результате реализованной траектории движения (ручной программист, панель управления),
- Единица управления и логиков (компьютер) , содержащая основную программу памяти робота и взаимодействующий с помощью схем-интерфейсов.
Задачей системы движения является физическая реализация запрограммированной траектории робота, то есть движение объекта, которым робот манипулирует по определенному пути.
Роли, которым отвечают основные функциональные блоки костно-мышечной системы выглядят следующим образом:
- основание - пластина или другая конструкция, составляющая первый элемент кинематической системы робота, или конструкция, относительно которой неподвижен первый элемент кинематической системы,
- рука - набор связанных элементов и ведомых соединений, который устанавливает положение сгустка,
- связка - совокупность соединенных элементов и ведомых соединений между рычагом и рабочим элементом, который поддерживает, устанавливает и ориентирует рабочий элемент,
- эффектор - устройство, предназначенное для захвата и обслуживания объекта манипуляции или для непосредственного выполнения технологической операции, выполняемой роботом.
Эффекторы (захваты) занимают особое место среди вышеупомянутых сборок системы перемещения. Эффекторы должны рассматриваться как специальные устройства, сконструированные для робота.
Одной из особенностей, которые характеризуют промышленных роботов, является их кинематическая структура, то есть расположение компонентов робота вместе с представлением взаимосвязи между этими элементами для данной системы. Используются роботы со следующими структурами:
- декартовы
- цилиндрический
- SCARA
- сферическая
- антропоморфные
- параллельны друг другу.
Повторяемость и точность позиционирования хороши, но не подходят для точной сборки. Типичные области применения антропоморфных роботов - это сварка, окраска, удаление заусенцев, подача, перемещение и сбор материала.