Промышленный робот-манипулятор: что это и для чего он предназначен

В условиях современной промышленности уделяется особое внимание минимизации риска получения производственных травм, и в этом плане немаловажную роль играет робот-манипулятор. Он способен заменить человека при выполнении многих операций. Не так давно для этих целей применялись разнообразные бронекостюмы и скафандры, но их использование также подразумевало непосредственное участие работника, выполняющего те или иные промышленные операции. Развитие кибернетической науки позволяет снижать важность непосредственного участия человека в решении тех или иных задач. В определённых отраслях промышленности применение получают различные роботы, оснащенные манипуляторами для выполнения самых различных функций.

Устройство и конструкция

Важнейшей конструктивной особенностью робота-манипулятора является возможность выполнения работ в условиях, недоступных для человека в принципе. Кроме того, промышленные роботы и манипуляторы позволяют существенно повысить общий уровень качества и сложности производимой продукции, а также снизить себестоимость её изготовления. Более того, благодаря использованию подобных машин существенно возрастает производительность труда на предприятии.

Немаловажную роль играет и тот факт, что в случае использования человеческого труда очень высок риск ошибки. В частности, даже лучшие сотрудники с огромным опытом физически не способны выполнить нарезку материала, обеспечив абсолютно точные размеры каждой из частей. В свою очередь, с точки зрения функциональности оснащённого манипулятором робота подобная процедура может считаться примитивнейшей.

Роботизированный манипулятор промышленного назначения — это технический агрегат высокой сложности, включающий в себя целый ряд компонентов, для соединения которых между собой используются сервомоторы. Простейшее устройство, применяемое в современной промышленности, состоит из двух-трёх подобных звеньев. Роботизированная рука, являющаяся манипулятором подобного агрегата, позволяет выполнять целый ряд простейших операций, включая захват объекта и его перемещение в указанную точку. Первые модели подобных механизмов не предусматривали наличия датчиков и были рассчитаны на выполнение одной-единственной заданной команды. Для обеспечения выполнения этой функции механизм должен был располагаться точно перед целевым объектом, с которым и осуществлялось взаимодействие.

Следующие поколения агрегатов отличались наличием простейших датчиков. С развитием науки телематики происходило превращение роботов-манипуляторов в сложнейшие устройства, способные адекватно анализировать окружающую обстановку и принимать соответствующие решения. Серьёзные преобразования претерпевала и рука, получавшая увеличенное количество степеней свободы и включавшая в себя уже не
два-три, а целый набор звеньев.

Современные роботы оснащаются компьютерами, способными функционировать по более совершенной программе, в которой закладываются не строгие и явные, а лишь общие указания и моменты.

Программное обеспечение установки осуществляет анализ данных, получаемых датчиками, и вырабатывает оптимальное для конкретной ситуации поведение. Система управления робота-манипулятора рассчитывает исходные и требуемые координаты каждого из звеньев руки, передавая соответствующие команды на сервоприводы. Фактически в случае современного манипулятора практически невозможно предугадать поведение заранее: даже в случае осуществления одних и тех же операций все выполняемые действия в каждом конкретном случае отличаются.

Классификация и применение

В современной промышленности применяются различные роботы-манипуляторы. Одним из преимуществ таких устройств перед человеком является тот факт, что промышленный робот не предъявляет таких же требований к рабочему месту, то есть не нуждается в обеспечении надлежащей циркуляции воздуха, ярком освещении и многих других условиях. Конечно, промышленные роботы требуют соблюдения определённых условий эксплуатации, обеспечивающих максимальный ресурс и производительность оборудования, но эти требования минимальны в сравнении с потребностями живого работника.

С точки зрения способа управления современные промышленные роботы-манипуляторы могут быть автоматическими (выполняющими свои задачи в соответствии с заданной оператором программой) и управляемыми дистанционно (производящие необходимые манипуляции по команде с удалённого пульта управления). Промышленные агрегаты могут отличаться с точки зрения конструкции, предусматривающей наличие одной или нескольких рук. Чаще всего роботы оснащаются одним вычислительным блоком, а также набором модулей, формируемым на основании требований и особенностей деятельности заказчика.

Эти модули определяют целый ряд характеристик агрегата.

1. Предельный вес перемещаемых объектов.
2. Точность позиционирования устройства.
3. Степень свободы, присущая манипуляторной установке.

Благодаря вычислительному блоку обеспечивается внесение самых различных изменений в программу робота-манипулятора. В частности, оператор может своими руками оптимизировать точность перемещения захвата, скорость выполнения работ и многие другие параметры. Решение практически любой задачи подразумевает разработку и внедрение собственной уникальной программы, включающей в себя комплект алгоритмов предполагаемых операций и манипуляций, в соответствии с которыми робот и выполняет свои обязанности.

С точки зрения подвижности роботы-манипуляторы могут быть свободно перемещающимися на гусеницах (колёсах) либо ограниченными, предназначенными для выполнения работ на конкретном участке. Рабочие показатели ограниченных моделей чаще всего находятся в зависимости от конкретных условий работы, поэтому такие роботы обычно предусматривают дистанционное управление.

Манипулятор робота

Манипулятором принято называть специальное устройство, посредством которого выполняется перемещение самых различных объектов и предметов в пространстве. В состав оборудования входит определённое количество звеньев двух типов, работающих за счёт пневматического или гидравлического привода. Одна категория звеньев манипулятора отвечает за поступательные движения, вторая — за перемещения под углом. Узлы, работающие за счёт гидравлики, характеризуются более высокой мощностью.

Рука-манипулятор, сконструированная по примеру человеческой рабочей конечности, предусматривает наличие высокотехнологичного захватного механизма, осуществляющую работу с деталями и объектами. Рассмотрим подробнее этот и другие параметры.

https://www.youtube.com/watch?v=q58hk9SB2X4

Использование промышленных роботов-манипуляторов позволяет существенно повысить эффективность, производительность и безопасность производства, поэтому тысячи подобных агрегатов уже применяются на многих предприятиях самых различных отраслей.