- •Мехатронные и робототехнические системы
- •Введение
- •Глава 1. Предпосылки развития, основные понятия и принципы построения мехатронных устройств
- •Предпосылки развития мехатроники
- •Основные понятия и определения мехатроники
- •Принципы построения, признаки и состав мехатронных систем
- •Глава 2. Применение мехатронных машин
- •2.1. Мобильные мехатронные роботы для инспекции и ремонта подземных трубопроводов
- •2.2. Лазерный робототехнический комплекс
- •2.3. Робототехнический комплекс механообработки
- •2.4. Технологические машины – гексаподы
- •2.5. Транспортные мехатронные средства
- •Глава 3. Структура и принципы интеграции мехатронных систем
- •Глава 4. Проблемы и современные методы управления мехатронными модулями и системами
- •4.1. Принципы построения систем интеллектуального управления в мехатронике
- •4.2. Иерархия управления в мехатронных системах
- •4.3. Системы управления исполнительного уровня
- •4.3.1. Адаптивное регулирование по эталонной модели
- •4.3.2. Нечеткие регуляторы исполнительного уровня
- •4.3.3. Системы управления тактического уровня. Система контурного силового управления технологическим роботом
- •4.3.4. Способы программирования траекторий технологических роботов
- •4.3.5. Интеллектуальные системы управления на основе искусственных нейронных сетей
- •Глава 5. Области применения роботов и робототехнических систем. Классификация промышленных роботов и их технические характеристики
- •5.1. Классификация роботов
- •5.2. Техническая характеристика пр (гост 25378 - 82)
- •Глава 6. Структура, классификация и основы кинематики манипуляционных систем промышленных роботов
- •6.1. Структура манипуляторов промышленных роботов
- •6.2. Переносные и ориентирующие степени подвижности манипулятора
- •6.3. Основы кинематики манипуляторов роботов
- •Положение I-го звена относительно предыдущего (I-1)-го устанавливается с помощью обобщенной координаты qi (рис. 6.6):
- •6.4. Однородные координаты. Матрица перехода 4×4 кинематической пары
- •6.5. Определение ориентации звеньев манипуляторов с использованием углов Эйлера
- •Глава 7. Прямая задача кинематики манипуляторов роботов. Абсолютные скорости и ускорения в манипуляционных системах промышленных роботов
- •7.1. Теоретические вопросы решения прямой задачи
- •7.2. Решение прямой задачи кинематики манипуляторов при позиционном (цикловом) управлении
- •7.3. Определение абсолютных скоростей и ускорений точек и звеньев манипулятора
- •Глава 8. Обратная задача кинематики манипуляторов роботов
- •8.1. Обратная задача кинематики манипуляторов роботов при контурном управлении
- •8.2. Решение обратной задачи кинематики манипуляторов на основе линейной зависимости между абсолютными и обобщенными скоростями (управление по скорости)
- •Глава 9. Динамический синтез и анализ манипуляционных систем промышленных роботов
- •Глава 10. Назначение, состав и классификация робототехнических комплексов
- •10.1. Назначение робототехнических комплексов
- •10.2. Состав и классификация робототехнических комплексов
- •Глава 11. Траектории манипуляторов роботов в составе робототехнических комплексов
- •Компоновка ртк и возможные траектории схвата манипулятора
- •11.2. Анализ местных (частных) траекторий манипулятора
- •11.3. Особенности использования нескольких пр в одном ртк
- •11.4. Межстаночные траектории как функции числа схватов и организации производственной сцены
- •Глава 12. Планирование траекторий схвата манипулятора на основе сплайн – функций
- •12.1. Планирование траекторий при ограниченном числе
- •Опорных точек
- •12.2. Общие случаи планирования траекторий в пространстве обобщенных координат
- •Глава 13. Применение робототизированных технологических комплексов в механообрабатывающем производстве
- •13.1. Требования к технологическим процессам, реализуемым в ртк
- •13.2. Требования к деталям, обрабатываемым в ртк
- •13.3. Требования к технологическому оборудованию, используемому в ртк
- •13.4. Требования к промышленным роботам, включаемым в состав ртк
- •13.5. Требования к вспомогательному и транспортно-накопительному оборудованию, включаемому в ртк
- •13.6. Требования к ртк
- •13.7. Общие характеристики и особенности ртк механообработки
- •Библиографический список
- •Оглавление
Глава 11. Траектории манипуляторов роботов в составе робототехнических комплексов
Компоновка ртк и возможные траектории схвата манипулятора
Компоновка РТК и состав его оборудования являются наиболее существенными факторами, влияющими на траектории схвата. Важным фактором являются также функции, выполняемые роботом в РТК.
Различают несколько типов производственных ситуаций.
Промышленный робот только загружает или только разгружает оборудование, а также, если робот обслуживает РТК с объединенными входом и выходом.
Примеры:
ПР из входного накопителя подает заготовки в штамп (рис. 11.1а), а после изготовления детали она (деталь) сдувается, сталкивается дополнительным приспособлением или забирается другим роботом.
Робот снимает деталь после обработки на токарном станке при использовании в качестве заготовки пруткового материала.
Робот забирает заготовку с тактового стола, ставит ее в приспособление станка, а на освободившееся место кладет деталь, вынесенную при обратном движении из зоны станка (рис. 11.1б).
В этом случае траектории схвата в прямом и обратном направлениях совпадают.
Робот обслуживает РТК, в котором входной и выходной накопители (или позиции захвата заготовки и разгрузки детали) расположены на небольшом расстоянии друг от друга.
Примеры:
Заготовка берется с одного транспортера, а деталь укладывается на другой, расположенный рядом (рис. 11.2а). Ситуация вызвана тем, что деталь после существенного изменения формы в процессе обработки или с целью сохранения чистоты обработки поверхности не может быть уложена в транспортер заготовок.
Робот с одним схватом (рис. 11.2б) приносит из ячейки кассеты заготовки на столик у рабочей зоны станка, берет деталь в станке, ставит ее на столик рядом с заготовкой, загружает станок заготовкой, берет деталь и транспортирует ее в освободившуюся ячейку. В такой производственной ситуации траектории прямого и обратного перемещения близки друг к другу и могут быть приняты одинаковыми на значительном протяжении с различием в непосредственной близости от соответствующего оборудования.
3. Робот обслуживает РТК, в котором по условиям общей компоновки ГПС и планирования транспортных путей в цехе входные и выходные позиции разнесены на значительные расстояния (рис. 11.3). Обычно такая производственная ситуация возникает при обслуживании роботом нескольких единиц технологического оборудования (от 2-х до 6-ти), расположенных в последовательности технологического процесса.
Многостаночное обслуживание роботом обычно используется при значительной продолжительности технологических операций, например, при механообработке на токарных или фрезерных станках.
Это наиболее типичный случай, включающий в себя как частные два предыдущих. Именно в таких производственных сценах РТК вопрос планирования траекторий является наиболее содержательным.
Заметим, что в РПК, когда робот является основным технологическим оборудованием (сварка, окраска и т. д.), возникают производственные ситуации либо аналогичные рассмотренным, либо когда траектория полностью диктуется технологическим процессом, как, например, это имеет место при заданной конфигурации сварочного шва, или когда заготовку заданной формы следует вырезать из листового материала. В последних случаях траектория не подлежит планированию, а задача сводится к обеспечению наиболее точного воспроизведения заданной траектории за счет определения требуемых законов изменения обобщенных координат методами решения обратной задачи кинематики. В дальнейшем будем рассматривать 3-й тип производственной сцены, к которому могут быть сведены многие другие, за исключением случаев, когда траектория и ориентация схвата строго заданы на всем протяжении.
Заметим, что оборудование с целью сокращения времени и затрат на транспортирование деталей роботом должно устанавливаться на минимально возможном расстоянии, с расположением мест обслуживания по возможности на одном уровне и на одной прямой или на одной дуге окружности (рис. 11.4).