Лaбopaтopнaя paбoтa 3 (Теоретическая часть)

Исследование методов компоновки

Роботизированной ячейки

 

Цeль paбomы – изучение принципов проектирования и компоновки роботизированной производственной ячейки с учетом достижимости рабочих точек.

 

Проектирование компоновки роботизированной ячейки является одним из важнейших этапов внедрения, от которого в значительной степени зависит эффективность всего проекта. В ходе проектирования необходимо определить взаимное положение робота и основных элементов ячейки.

Технологическое оборудование включает основное и вспомогательное технологическое оборудование. Разработка схемы размещения оборудования связана с оптимизацией управляющей программы. Для обеспечения минимальной длительности технологического цикла требуется минимизировать количество шагов программы и движений робота.

Средства транспортировки деталей включают оборудование для перемещения деталей между единицами основного оборудования (конвейеры, транспортные роботы, подвесные тележки и т.п.)

В роботизированном производстве широко применяются различные типы палетт, контейнеров, в которых каждая деталь занимает определенное положение и ориентацию, либо специальные питатели, которые по очереди ориентируют детали в определенной точке для их захвата.

При создании РТК необходимо размещать технологическое оборудование внутри рабочей области робота, вид которой обычно приводится в технических данных робота. Однако это не гарантирует, что робот сможет выполнить любую операцию с объектом, находящимся внутри этой поверхности. Во-первых, она построена без учета геометрии инструмента манипулятора и может быть значительно сужена либо расширена для другого инструмента. Во-вторых, подобная рабочая зона отображает лишь возможность достижения определенной точки без учета ориентации инструмента. В-третьих, внутри рабочей зоны могут быть так называемые вырожденные участки, в которых возникают трудности с решением задач обратной кинематики и планирования траектории и поэтому их рекомендуется избегать. Все перечисленные ограничения проявляются сильнее при приближении к границе рабочей зоны робота.

Различают несколько обобщенных критериев оценки эффективности выбора точки внутри рабочего пространства.

1. Достижимость. Под достижимостью понимается возможность совмещения рабочей точки инструмента (Tool Center Point) с точкой пространства, заданной обычно 3-мя координатами {X,Y,Z}, либо 6-ю (с учетом углов ориентации). В техническом паспорте ПР обычно приводятся проекции зон достижимости, построенных для трех координат. Построить такую зону можно, решив прямую задачу кинематики для всех возможных значений переменных суставов.

2. Манипулятивностъ. Определяется как возможность достижения инструментом данной точки с различной ориентацией. Может быть выражена, в частности, через угол сервиса, определяемый как телесный угол, охватываемый осью Z инструмента для всех его доступных углов ориентации в данной точке. Для анализа манипулятивности уже необходимо знать метод решения обратной задачи кинематики робота.

3. Мобильность. Отражает возможность робота осуществлять движение из данной точки по различным направлениям. Мобильность может быть оценена как произведение максимальных скоростей, достигаемых манипулятором в направлениях осей мировой системы координат. Кроме того, может быть выбран вектор наибольшей подвижности манипулятора. Для оценки мобильности необходимо знать выражение для якобиана J(q) робота, задающего отношение между скоростями суставов манипулятора , а также векторами линейных V и угловых W скоростей рабочей точки инструмента:

,

и максимальные величины скоростей суставов, которые могут быть достигнуты в данной точке.

Точки с наибольшей мобильностью робота могут быть расположены ближе к краю зоны достижимости манипулятора, поскольку выпрямленная рука манипулятора обеспечивает большую линейную скорость инструмента.

Полный анализ рабочей зоны манипулятора с использованием нескольких критериев позволяет выделить внутри зоны достижимости участки, более предпочтительные для размещения оборудования. Однако такой расчет является достаточно трудоемким.