Робототехника в промышленности

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.

1.2. Классификация роботов по типу управления

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;

2) диалоговое;

3) супервизорное, когда все части заданного цикла операций выполняются роботом поэтапно, но переход от одного этапа к следующему осуществляется после подачи оператором соответствующей команды;

4) предполагающие разнообразные формы общения оператора с роботом во время выполнения задачи на языках любого уровня, вплоть до подачи команд голосом, текстом и т. п.

Большое число биотехнических и интерактивных роботов управляются оператором на расстоянии, зачастую весьма значительном, т.е. относятся поэтому признаку к дистанционно управляемым аппаратам. Они используются главным образом там, где пребывание людей сопряжено с опасностью или просто невозможно:

–в некоторых отраслях промышленности (например, на атомных станциях),

–военном деле,

–научных исследованиях (космос, подводные глубины и т. д.).