Механічні руки
Робот (чеш. robot, від robota - підневільна праця, rob - раб), машина з антропоморфною (людиноподібною) поведінкою, яка частково або повністю виконує функції людини (іноді тварини) при взаємодії з навколишнім світом. Перші згадки про людиноподібні машини зустрічаються ще в давньогрецьких міфах. Термін "робот" був уперше введений К. Чапеком у п'єсі "R. U. R." (1920), де роботами називали механічних людей. В даний час робототехніка перетворилася на розвинену галузь промисловості: тисячі промислових роботів працюють на різних підприємствах світу, підводні маніпулятори стали неодмінною приналежністю підводних дослідних та рятувальних апаратів, вивчення космосу спирається на широке використання роботів з різним рівнем інтелекту. З розвитком робототехніки визначилися три різновиди Роботів: з жорсткою програмою дій; маніпулятори, керовані людиною-оператором; зі штучним інтелектом (іноді звані інтегральними), що діють цілеспрямовано ("розумно") без втручання людини. Більшість сучасних Роботів (всіх трьох різновидів) - Роботи маніпулятори, хоча існують інші види Роботів (наприклад, інформаційні, крокуючі тощо). Можливе поєднання Роботів першого та другого різновидів в одній машині з поділом часу їх функціонування. Допустима також спільна робота людини з роботами третього виду (у так званому супервізорному режимі). Перші Роботи ("андроїди", що імітували рухи та зовнішній вигляд людини) використовувалися переважно в розважальних цілях. З 30-х років. у зв'язку з автоматизацією виробництва Роботи - автомати стали застосовувати в промисловості поряд із традиційними засобами автоматизації технологічнихпроцесів, зокрема у дрібносерійному виробництві та особливо у цехах із шкідливими умовами праці.
Промисловий Робот маніпулятор має "механічну руку" (одну або кілька) і винесений пульт керування або вбудований пристрій програмного керування, рідше за ЕОМ. Він може, наприклад, переміщати деталі масою до кількох десятків кг у радіусі дії його "механічних рук" (до 2 м), виконуючи від 200 до 1000 переміщень на годину. Промислові Роботи - автомати мають перевагу перед людиною у швидкості та точності виконання ручних одноманітних операцій. Найбільш поширені Роботи маніпулятори з дистанційним керуванням та "механічною рукою", закріпленої на рухомому або нерухомому підставі. Оператор управляє рухом маніпулятора, одночасно спостерігаючи її безпосередньо чи телевізійному екрані; у разі. Роботи забезпечується "телевізійним оком" - телевізійною камерою, що передає. Часто Робот оснащують автоматичною системою управління, що навчається. Якщо такому Роботу "показують" послідовність операцій, система управління фіксує все як програми управління і потім точно відтворює під час роботи. Роботи маніпулятори використовують для роботи в умовах відносної недоступності або в небезпечних, шкідливих для людини умовах, наприклад, в атомній промисловості, де вони застосовуються з 50-х років. У 60-х роках. з'явилися підводні Роботи маніпулятори різноманітних конструкцій та призначення: від глибоководних керованих апаратів з "механічними руками" (зокрема, для захоплення зразків породи з дна моря і т. д.) і платформ, що повзають по морському дну з дослідною апаратурою до підводних бульдозерів і бурових установок . Подібні маніпулятори використовуються і в космонавтиці, на американських "Шаттлах".
Робот – цеуніверсальний автомат, що дозволяє виконувати механічні дії. Його важливою особливістю є швидка оперативна перебудова з однієї виконуваної операції в іншу. Існує кілька різновидів роботів і для кожного є своє визначення. Найчастіше говорять про три покоління роботів: промислові роботи або маніпулятори, адаптивні роботи і роботи зі штучним інтелектом або як говорили раніше - інтегральні роботи.
Маніпулятор,1) у гірській справі - основний механізм бурової каретки, призначений для переміщення в привибійному просторі автоподатчика з перфоратором (бурильною машиною).
2) У процесах обробки металів тиском - машина для виконання допоміжних операцій, пов'язаних із зміною положення заготівлі.
3) У ядерній техніці - пристосування для роботи з радіоактивними речовинами, що виключає безпосередній контакт людини з цими речовинами. За допомогою М. можна захоплювати предмет, що знаходиться за захисною стінкою, переміщати та повертати його. М. пантографічного типу з механічним приводом (копіювальний М.) точно відтворює рух руки оператора. Кутова орієнтація копіюючої «руки» і руху, що імітують стискування і захоплення, передаються гідравлічним приводом або тросами, що йдуть від рукоятки, що управляє, до копіюючої «руці». Для дистанційного керування на великій відстані від оператора застосовуються М., керуюче та копіююче плечі яких пов'язані між собою електрично.
Історія механічних рук починається з атомної фізики. Справа в тому, що багато матеріалів, з якими доводиться мати справу в цій галузі науки, мають радіоактивність - властивість виділяти в навколишній простір небезпечні для здоров'я людини промені. Механічні руки стали встановлюватитам, куди доступ людини небажаний, а сам він, керуючий руками, розташовувався в іншому безпечному приміщенні. Можна сказати, що в цих маніпуляторах, що копіюють, була використана та ж ідея, що і в відомих всім ляльках - маріонетках. Оператор, що працює на маніпуляторі, рукою надає руху керуючий механізм, ланки якого з'єднані з відповідними ланками виконавчого механізму, що повторює всі рухи руки оператора.
При роботі з радіоактивними речовинами відстані від оператора до виконавчих рук маніпулятора може сягати десятків метрів, при роботах у підводному світі – до тисяч метрів. При застосуванні маніпуляторів у космічному просторі ця відстань вимірюватиметься сотнями тисяч, мільйонами кілометрів… Надійне та точне управління на значній відстані – ось перша вимога, яку пред'являють до будь-якої конструкції маніпулятора, що копіює. Перше, але не єдине
РОБОТА ТИПУ «РУКА»
Кожен робот розрахований виконання тієї чи іншої роботи, що визначає його конструкцію, розміри, ступінь рухливості, кількість рук і пальців на руці, вантажопідйомність, точність руху тощо. Незалежно від того, чи стоїть робот біля верстатів, пересувається між ними або повзає під стелею, він завжди має потужну механічну руку з двома або чотирма пальцями. Роботи відрізняються один від одного загальним виглядом, габаритами та технічними характеристиками, але у них є загальні ознаки. На рис. 4 зображено структурну схему такого робота. Рукою управляє або оператор з пульта, або мозок робота – його ЦВМ (цифрова обчислювальна машина). У блоці пам'яті знаходиться програма дій робота, яку вводять у нього або яку він набуває під час навчання.
Загальний блок керування електричними,гідравлічними або пневматичними двигунами, розташованими в плечі руки, передпліччя, в пензлі, складається з ланцюгів керування рухом руки з кожної з координатних осей. Скільки ступенів свободи у руки, стільки та ланцюгів управління.
Мал. 4. Структурна схема робота.
Робот - маніпулятор, ставши на робоче місце, погоджує свою роботу з технологічним обладнанням, що обслуговується. Рухи руки точні, повороти розраховані в часі. Робот з обладнанням утворює автоматизовану комірку. З таких осередків складають робототехнологічні комплекси чи лінії. Одне з найпоширеніших занять роботів – маніпуляторів – фарбування виробів.
Фарбують зазвичай способом набризкування. Щоб захиститися від шкідливої дії фарби, що розпилюється, доводиться працювати в спеціальній масці, а робочу зону обладнати спеціальними захисними пристроями. Це складно, дорого і все одно нешкідливе для людини. Якщо ж фарбування виробів доручити маніпулятору, а керування ним людині, це оздоровить умови роботи та підвищить продуктивність праці.
Процеси формування цегли зазвичай високомеханізовані. За формуванням слідують операції пропарювання, випалу, що вимагають перекладання цегли та складання його в піраміди певної конфігурації. Ці операції також можна механізувати та автоматизувати, використовуючи маніпулятори. Механічна рука може брати одночасно 5-6 і більше цегли, кожна з яких важить до 4 кг, і не боїться обпектися, навіть якщо вони щойно з печі.
Скляні заготовки для телевізійного кінескопа можуть важити 10-15 кг. Складний технологічний процес виготовлення вимагає багаторазової установки, знімання, навантаження. Сотні людей були зайняті цією малопродуктивною роботою, але їм на змінуприйшли механічні руки.
Ці кілька скупих прикладів ясно свідчать про те, як широко поле діяльності, що відкривається перед автоматичними маніпуляторами в різних галузях виробництва.
РОБОТИ ПЕРШОГО ПОКОЛІННЯ – НАВЧАЛЬНІ МАНІПУЛЯТОРИ
Кожен промисловий робот – маніпулятор складається з двох основних частин: маніпулятора та пристрої керування. Перша відповідає за всі необхідні рухи, друга – за керування ними. Описуючи конструктивне компонування робота для промисловості, важко утриматися від його порівняння з «конструкцією» людини. Кожен промисловий робот має мозок – блок управління та механічну частину, що включає тіло та руку. Тіло робота – це, як правило, масивна основа або, як його називають, станина, а рука – багатоланковий важільний механізм – маніпулятор. Щоб рука могла здійснювати належне їй різноманіття рухів, має м'язи – привід. Завдання м'язів – перетворювати сигнали блоку управління на механічні переміщення руки. Вінчає механічну руку кисть чи захватний пристрій – схват.