Роботи маніпулятори

Робот – спеціальний технічний пристрій, що використовується для автоматизації деяких операцій, які виконуються в інших випадках людиною. Найбільшого поширення роботи набули у промисловості, де застосовуються для автоматизації як основних, і допоміжних технологічних операцій.

Зазвичай мають перепрограмований блок управління, завдяки чому за допомогою одного і того ж механізму вдається виконувати різні за призначенням і складом роботи (ряд фахівців виділяє наявність пристрою управління, що перепрограмується, в якості відмінної риси робота, що дозволяє їх однозначно ідентифікувати серед інших засобів механізації та автоматизації).

Найдосконаліші роботи є адаптаційними механізмами, тобто. можуть самостійно пристосовуватися до навколишнього середовища, що змінюється. Існує безліч типів конструкцій роботів, що відрізняються за типом та способом управління, переліком виконавчих органів, технічним рівнем, кількістю доступних до виконання операцій. Сукупність роботів, що виконують одне й те саме завдання, називається робототехнічною системою (РТС). Розрізняють інформаційні та керуючі, мобільні та маніпуляційні системи.

Інформаційні та керуючі робототехнічні системи – це сукупність контрольно-вимірювальних пристроїв, підсилювачів сигналу та блоку (блоків) управління, обчислювальних центрів. Призначення систем полягає у збиранні та обробці інформації, її аналізі та формуванні на її підставі керуючих сигналів.

Подібні системи знайшли широке поширення у багатьох галузях людської діяльності, від проведення дослідницьких робіт (в атмосфері, під водою, в космосі та на інших планетах) та рятувальних, саперних операцій до контролю виробничихпроцесів у промисловості.

Маніпуляційні механізми, як видно з назви, призначені для маніпуляцій з об'єктами, імітації руху людської руки (з тією лише різницею, що людська рука має 28 ступенів свободи, у той час як для виконання переважної більшості технологічних операцій виробничого циклу достатньо 10-12 ступенів) свободи).

Для цього всі подібні конструкції оснащуються роботами маніпуляторами типу "рука". Під об'єктом маніпуляції може розумітися будь-який предмет (заготівля, виріб, матеріал, робочий інструмент), необхідний у виробничому процесі, що переміщується за допомогою маніпулятора. Часто маніпуляційні пристрої називають промисловими роботами.

Будь-який маніпулятор складається з наступних блоків:

що задає, призначеного на формування управлінських сигналів;
виконавчого (функціонального), що реалізує команди від блоку, що задає;
сполучного, що передає управлінські сигнали від задає до виконавчого механізму, або у зворотному напрямку різні контрольні сигнали;
робітника (захоплення, інструменти), що виконує технологічні операції (обробка, переміщення, утримання тощо).

За способом управління всі маніпулятори прийнято розділяти на два великі класи: біотичні (керовані людиною, дистанційно або безпосередньо шляхом переміщення робочого органу) і автоматичні. Ознакою біотичної РТС є відсутність блоку пам'яті, який містив би набір команд, наслідком є необхідність у постійному присутності оператора.

На стику цих двох класів формується клас інтерактивних систем, систем із змішаним керуванням. У свою чергу, біотичні механізми поділяються на копіюючі, командні.та напівавтоматичні; а автоматичні – на автооператори та системи, що перепрограмуються. Людина, яка здійснює керування біотичним маніпулятором, називається оператором.

У копіювальному маніпуляторі рух робочого механізму повторює рух пензля оператора, зазвичай інструмент управління (важіль, джойстик) передає у заданому масштабі зусилля, що виникає робочому органі оператору. Таким чином, пристрій, що задає, має кінематичну зв'язок з робочим органом.

У командній системі кінематичний зв'язок між задаючим та робочим органами не передбачено, а управління здійснюється за допомогою системи важелів, кнопок та перемикачів (у сучасних механізмах за допомогою сенсорного екрану). Кожна кнопка або важіль відповідає за керування за одним ступенем свободи. Таку систему управління називають керуванням роздільного типу.

Напівавтоматичні РТС управляються за допомогою однієї чи декількох рукояток, що відповідають відразу за кілька ступенів свободи (рухливостей). Рукоятки є аналоговими інструментами, тому пристрій має крім обчислювального центру або мікро-ЕОМ ще й перетворювач (обидва пристрої можуть бути поєднані в одному механізмі).

Перед блоку управління доводиться вирішення завдання перетворення сигналів, що надходять з рукоятки в сигнали, що відправляються на робочий механізм. Найбільшого поширення у промисловості набув і збалансовані системи шарнірного типу (шарнірні збалансовані), що мають систему врівноваження робочого органу.

Автоматичні РТС не потребують перманентної присутності людини. Вони можуть виконувати роботу за заздалегідь складеною програмою, яка не підлягає зміні (автооператори), або перепрограмується (власне промислові роботи). МожливістьПерепрограмування має на увазі не тільки зміну керуючої програми оператором (людиною), а й можливість самостійного її зміни через мінливі умови навколишнього середовища (адаптаційні механізми). При цьому перепрограмування має тривати мінімально можливий час.

Обидва типи механізмів, і автооператори і промислові роботи, що перепрограмуються, конструктивно складаються з одного або декількох маніпуляторів, виконуються мобільними або стаціонарними і працюють практично без участі людини (за винятком операцій з налаштування, налагодження та технічного обслуговування). Роботи, що перепрограмуються, крім цього, мають набір датчиків за контролем одного або декількох факторів робочого процесу.

Інтерактивні РТС – це біотехнічні системи мають блок пам'яті, тому здатні запам'ятовувати і повторювати певну послідовність дій. Людина бере участь у всіх операціях, чергуючись у цьому з роботом (можливо, за принципом автоматичного виконання ряду найпростіших операцій з передачею управлінських функцій людині для контролю над найскладнішими та найємнішими процесами), або тільки в стикувальних операціях, виключно для перемикання робота з виконання однієї роботи на іншу.

Перший тип управління отримав назву автоматизованого, другий – супервізорного. Технологічно інтерактивне управління може бути кнопковим, важільним та діалоговим (включаючи подачу команд голосом, рідко використовується у флективних мовах, до яких належить українська, текстом, будь-якою мовою програмування).