ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эволюция роботов и РТК из "Адаптивные робототехнические комплексы " Первые роботы и РТК на их основе были разработаны и внедрены в промышленность в середине 1960-х годов. Эти РТК представляли собой простейшие технологические ячейки, в состав которых входило основное технологическое оборудование (станки с ЧПУ, машины литья под давлением, прессы и т. п.) и обслуживающий их робот. При этом на робот обычно возлагались рутинные, вспомогательные операции (типа загрузки и выгрузки заготовок), которые требовали использования ручного труда и долгое время не поддавались автоматизации. Только с появлением в 1962 г. манипуляционных роботов открылась реальная возможность автоматизации ручного труда. В дальнейшем появились транспортные роботы и робототехнические системы искусственного интеллекта, которые позволили существенно расширить круг автоматизируемых технологических операций. [c.16] Главными отличительными чертами роботов являются гибкость, адаптивность и универсальность. Рассмотрим подробнее каждое из указанных свойств. [c.16] Под гибкостью роботов понимается способность их управляющей системы быстро перестраиваться на выполнение новых операций. Обычно это достигается путем перепрограммирования движений роботов в режиме обучения. Быстрота переобучения (перепрограммирования) роботов новым операциям придает РТК ту гибкость, которую до последнего времени имели только технологические ячейки, обслуживаемые человеком. [c.16] Адаптивность роботов проявляется в их способности быстро реагировать на внешние и внутренние возмущения и автоматически приспосабливаться к изменяющимся условиям функционирования. Адаптационные возможности роботов определяются, в первую очередь, характером их очувствления , т, е. ассортиментом датчиков внутренней и внешней информации, и степенью интеллекта , т. е. алгоритмическим и программным обеспечением управляющей системы. [c.16] Последние конструируются таким образом, чтобы в течение всего срока эксплуатации надежно выполнять только ту технологическую операцию, для автоматизации которой они служат. Поэтому применение традиционных средств автоматизации с жесткой структурой и неизменным алгоритмом управления целесообразно и экономически выгодно только при многократном повторении операции. Такие условия складываются при крупносерийном и массовом производстве. [c.17] Другое отличие роботов от традиционных средств автоматизации заключается в их универсальности (или, иначе говоря, многофункциональности), позволяющей им успешно решать не одну и ту же задачу, а целый класс производственных задач. Этот класс тем шире, чем разнообразнее функциональные возможности роботов, определяемые их кинематической схемой, динамикой приводов, разнообразием датчиков внутренней и внешней информации, уровнем искусственного интеллекта. В принципе универсальность роботов позволяет автоматизировать практически любые операции, выполняемые человеком в условиях современного производства с характерной для него большой номенклатурой и частой сменяемостью выпускаемой продукции. [c.17] Рассмотрим структуру и функции роботов в составе РТК и ГАП. В общем случае робот служит для автоматизации основных и вспомогательных технологических операций и для обслуживания оборудования в соответствии с заданным технологическим процессом. В этом смысле робот является центральным элементом РТК. [c.17] Охарактеризуем кратко функции каждой из названных систем. [c.17] Система автоматического управления робота служит для выработки закона управления приводами двигательной системы на основе сигналов обратной связи от информационной системы. Другая важная функция системы автоматического управления — это планирование действий, программирование движений и принятие целенаправленных решений. Система автоматического уп-правления роботов обычно реализуется на базе микроЭВМ или микропроцессоров, имеющих большой ассортимент входных (аналого-цифровых) и выходных (цифроаналоговых) преобразователей и каналов связи. По этим каналам прямой и обратной связи, число которых колеблется от нескольких десятков до нескольких тысяч, могут передаваться непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) сигналы. Управляющие ЭВМ для роботов строятся в малогабаритном транспортабельном исполнении и обладают повышенной надежностью. Адаптационные возможности и интеллектуальные способности робота определяются главным образом тем, какое алгоритмическое и программное обеспечение заложено в его систему управления. [c.18] Система связи предназначена для обмена информацией между роботом, человеком и технологическим оборудованием. Цель такого обмена передача роботу заданий в соответствии с изменяющейся технологией производства, контроль за функционированием робота, диагностика неисправностей, регламентная проверка и настройка подсистем робота и т. п. [c.18] В качестве конструктивных элементов двигательной системы робота используются электрические, гидравлические и пневматические приводы, приводящие в движение исполнительные механизмы (манипуляторы, тележки с различными типами шасси и т. п.). В роли двигательной системы могут также выступать такие устройства, как силовая лазерная установка для технологической обработки заготовок или устройства манипулирования деталями с помощью электромагнитного поля. [c.18] Развитие ГАП на базе РТК требует уточнения понятия робот . Дело в том, что в современной промышленной робототехнике сложилась упрощенная трактовка этого понятия. Так, по определению Американского института роботов [1281 робот— это перепрограммируемый многофункциональный манипулятор, предназначенный для перемещения материалов, деталей, инструментов или специальных устройств посредством перепрограммируемой переменной совокупности движений, направленной на выполнение широкого круга задач . [c.19] Аналогичным образом понятие робот определяется в ГОСТ 2586—83, согласно которому промышленный робот — это автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих функции человека при перемещении предметов производства и оснастки. При этом под пере-программируемостью понимается возможность менять управляющую программу с помощью человека-оператора или автоматически путем переключения программ, заранее занесенных в память устройства управления. [c.19] Приведенные определения несколько сужают понятие робот . Они не охватывают, в частности, транспортные работы, которые играют важную и все возрастающую роль в ГАП, поэтому данные определения целесообразно уточнить и расширить. [c.19] Роботом будем называть универсальную машину для автоматизации производства, способную быстро перестраиваться с одних технологических операций на другие и адаптироваться к изменяющимся производственным условиям путем информационного и двигательного взаимодействия с обслуживаемым оборудованием и объектами производства. В зависимости от типа двигательной системы и характера выполняемых технологических операций роботы могут быть манипуляционными, транспортными, измерительными и т. п. [c.19] Робот вместе с обслуживаемым им оборудованием образует роботизированный технологический комплекс. Если этот комплекс имеет единую систему автоматического управления на базе средств вычислительной техники, будем называть его робототехническим комплексом (РТК) с управлением от ЭВМ. Простейшим видом РТК являются роботизированные технологические ячейки (РТЯ), предназначенные для автоматизации небольшого числа основных или вспомогательных технологических операций. РТЯ имеет индивидуальную систему управления, если основные технологические операции выполняет сам робот, или групповую систему управления, если основные операции возлагаются на технологическое оборудование, а вспомогательные — на робот. [c.19] Более сложным видом РТК являются роботизированные технологические участки и линии (РТУ и РТЛ). Они служат для автоматизации широкого класса основных и вспомогательных операций. РТУ обычно включает несколько единиц технологического оборудования и роботов, координация работы которых осуществляется единой системой автоматического управления. Если операции, выполняемые на РТУ, технологически связаны и выполняются последовательно, то такой комплекс называется РТЛ. [c.20] Промышленные РТК можно рассматривать как ядро ГАП, в состав которого могут входить, например, несколько РТУ, автоматизированный склад и обслуживающие их транспортные роботы. Интеграция нескольких ГАП на базе единой системы автоматического управления позволяет создать роботизированные заводы-автоматы с гибкой безлюдной технологией. [c.20] Применение роботов и РТК в ГАП открывает реальные возможности и широкие перспективы для создания принципиально новых технологических процессов, не связанных обременительными ограничениями, налагаемыми участием в них человека. В известном смысле эти ограничения уже стали тормозом на пути комплексной автоматизации и интенсификации производства. При этом имеются в виду как принципиально ограниченные производственные возможности человека (например, в отношении грузоподъемности, производительности или точности выполнения технологических операций), так и ограничения на качество атмосферы, освещенности и т. п., связанные с необходимостью поддержания комфортных условий на рабочем месте. [c.20] Таким образом, робототехника выступает как мощное средство интенсификации производства и решения проблемы трудовых ресурсов. Последнее особенно важно для отечественной промышленности, где ощущается дефицит рабочей силы по ряду специальностей, непосредственно связанных с производством. [c.20] Вернуться к основной статье