CC BY
0
УДК 62-50
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-583-584
ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
Е.В. Ахрамеева, Т.А. Акименко, Т.Р. Кузнецова
Представлена классификация промышленных роботов, компоновка промышленных роботов, зависящая от схемы расположения двигателей приводов звеньев манипулятора и сделан анализ о целесообразности той или иной компоновки.
Ключевые слова: манипулятор, рабочий орган робота, информационно-измерительная подсистема, цифровая система управления
Робототехника - область науки и техники, связанная с созданием, исследованием и применением роботов. Робототехника охватывает вопросы проектирования, программного обеспечения, очувствления роботов, управления ими, а также роботизации промышленности и непромышленной сферы [84, 95, 98].
Робот - многофункциональная перепрограммируемая машина, для полностью или частично автоматического выполнения двигательных функций аналогично живым организмам, а также некоторых интеллектуальных функций человека.
Под "перепрограммируемостью" понимают возможность замены, коррекции или генерации управляющей программы автоматически или при помощи человека. К роботам не относятся, в частности, автооператоры, а также копирующие манипуляторы и другие машины, управляемые только человеком - оператором.
Промышленный робот - робот, предназначенный для выполнения технологических и (или) вспомогательных операций в промышленности.
Различают также в зависимости от специфики применения роботы непромышленного назначения, например, "пожарный робот", "сельскохозяйственный робот", "военный робот" и т.д.
Технологический промышленный робот - промышленный робот для выполнения технологических переходов, операций, процессов, оснащенный рабочим или измерительным инструментом.
Вспомогательный промышленный робот - промышленный робот для обслуживания технологического оборудования, перемещения объектов, оснащенный захватным устройством.
Специальный робот - робот для выполнения одной операции одного вида.
Специализированный робот - робот для выполнения различных операций одного вида.
Универсальный робот - робот для выполнения различных операций различных видов.
Жесткопрограммируемый робот - робот, управляющая программа которого, введенная на этапе программирования, не может быть изменена в процессе работы в зависимости от функционирования робота и (или) контролируемых параметров рабочей среды.
Адаптивный робот - робот, управляющая программа которого может автоматически меняться в процессе работы в зависимости от функционирования робота и (или) контролируемых параметров рабочей среды.
Не следует смешивать понятия "адаптивный робот" и "очувствленный робот". Последний, обладая датчиками внешней информации, может не иметь средств автоматического изменения управляющей программы в процессе функционирования.
Интеллектный робот - робот, управляющая программа которого может полностью или частично формироваться автоматически в соответствии с поставленным заданием и в зависимости от состояния рабочей среды.
Манипуляционный робот - робот для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки
Стационарный манипуляционный робот - манипуляционный робот, закрепленный на неподвижном осно-
Мобильный робот - робот, способный перемещаться в рабочей среде в соответствии с управляющей про-Мобильный робот" может быть снабжен манипулятором.
К мобильным роботам не относятся передвижные манипуляционные роботы, которые могут быть оперативно перемещены в рабочей среде вручную или при помощи транспортных средств с ручным управлением.
Педипулятор - часть мобильного робота, предназначенная для воспроизведения функций опорно-двигательного аппарата человека или животного.
Роботизация - автоматизация ручного или рутинных видов умственного труда человека с применением
роботов.
Роботизированный технологический комплекс - совокупность одного или нескольких промышленных роботов, другого технологического оборудования и оснастки для выполнения единого технологического процесса.
Робототехническая система - робот с оснасткой или роботизированный технологический комплекс, выполняющий технологический процесс.
Одним из основных классификационных признаков, определяющих структуру, состав, внешний вид, эксплуатационные характеристики современных роботов, является область их использования. Классификация по этому признаку приведена на рис. 1.
Промышленные роботы классифицируют:
1. По характеру выполняемых операций:
- технологические (производственные) - выполняют основные операции технологического процесса (гибка, сварка, сборка, окраска и т.д.);
- вспомогательные (подъемно - транспортные) - применяют при обслуживании основного технологического оборудования для автоматизации вспомогательных операций (установки
- снятия заготовок, деталей и инструмента, а также на транспортно - складских операциях);
- универсальные - выполняют различные операции и в том числе работы совместно с различными видами оборудования.
человека. вании. граммой. "
Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 12
2. По степени специализации:
- специальные - выполняют определенную технологическую операцию или обслуживают конкретную модель основного технологического оборудования;
- специализированные (целевые) - выполняют технологические операции одного вида
- (сборка, сварка и т.д.) или обслуживают широкую номенклатуру моделей основного технологического оборудования, объединенных общностью манипуляционных действий;
- многоцелевые - выполняют различные основные и вспомогательные операции.
Роботы
Производственные Специальные
Промышленные Дтя агрессивных сред
Сельскохозяйственные Подземные
Транспортные Подводные
Строительные Космические
Бытовые Роботы - исследователи ■
Рис. 1. Классификация промышленных роботов
3. По области применения и виду производства: литейные, штамповочные, сварочные, механической обработки, термообработки, нанесения покрытий, сборочные, автоматического контроля, лазерной обработки, транс-портно-складские и прочие.
4. По виду систем координат, в которых они работают:
- прямоугольная (плоская и пространственная);
- полярная (плоская, цилиндрическая и сферическая);
- ангулярная или угловая (плоская, цилиндрическая и сферическая).
Компоновка ПР существенно зависит от схемы расположения двигателей приводов звеньев манипулятора. Возможны две принципиально отличающиеся компоновочные схемы ПР (рис. 2 и 3):
М1
Первая схема используется наиболее часто, она достаточно удобна для программирования и управления звеньями руки и кисти робота, однако отличается увеличенными габаритными размерами звеньев и перемещаемыми массами.
Вторая схема используется реже. Расположение двигателей звеньев на основании уменьшает размеры и массу подвижных звеньев руки, а также улучшает ее маневренность. Однако программирование движений при такой схеме затрудняется из-за наличия передаточных механизмов со сложной кинематической связью между углами поворота валов двигателей и относительными углами поворота звеньев руки.
Специальный анализ показал, что при второй схеме расположения двигателей на основании требуется меньше энергозатрат, чем в первой схеме, однако в этом случае конструкция манипулятора усложняется и становится весьма трудоемкой при изготовлении, увеличиваются зазоры в механизмах манипулятора и, следовательно, уменьшается точность позиционирования схвата робота.
Ахрамеева Екатерина Владимировна, инженер, [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Акименко Татьяна Алексеевна, канд. техн. наук, доцент, tantan72@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кузнецова Татьяна Рудольфовна, канд. техн. наук, доцент, [email protected] Россия, Тула, Тульский государственный университет
INDUSTRIAL ROBOT AS A CONTROL OBJECT E. V. Akhrameeva, T.A. Akimenko, T.R. Kuznetsova
A classification of industrial robots, the layout of industrial robots, depending on the layout of the drive motors of the manipulator links, are presented, and an analysis is made of the feasibility of a particular layout.
Key words: manipulator, robot working body, information-measuring subsystem, digital control system
Akhrameeva Ekaterina Vladimirovna, engineer, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Akimenko Tatiana Alekseevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Kuznetsova Tatjana Rudolfowna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 681.5.08; 62-97
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-585-586
СТРУКТУРА ТЕПЛОВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ
Т.А. Акименко, Е.В. Филиппова
Рассматривается структура тепловизионной системы наблюдения. Представлена обобщенная функциональная схема тепловизионной системы наблюдения.
Ключевые слова: тест-объект, тепловое излучение, мощность, пропорциональный коэффициент регулирования, интегральный коэффициент регулирования, дифференциальный коэффициент регулирования.
Тепловизионная система наблюдения, представленная на рис. 1, включает в себя: сканирующую систему; инфракрасный детектор, объектив О, которого фокусирует генерированный поток излучения Ф(х, y, z, X) пространственной картины Q(x, y, z, X); инфракрасный датчик, с помощью которого распределенная функция облученности E(Y, Z, X) преобразуется в электрический сигнал, который вырабатывает напряжение U(Y, Z, X), и одновременно преобразует пространственное распределение облученности в дискретный сигнал U(t); преобразователь, который после аналого-цифрового преобразования вводит U(t) в виде последовательности цифровых кодов D(t) через контроллер ввода данных в ЭВМ, после чего на мониторе ТСН мы видим значения мощности инфракрасного излучения в каждой точке поля зрения ТСН, отображённые согласно заданной цветовой палитре (черно-белой или цветной) [1,2,3].
Последовательность чисел, упорядоченная в матрицу [Djk ], каждый элемент которой Djk является результатом измерения и представления в виде цифрового кода потока излучения, называется тепловым цифровым образом сцен (ТЦОС), представляющим собой матрицу пикселей. Система визуализации информации имеет цветовую палитру, в которой каждому коду матрицы [ Djk ] присваивается определённый цвет. После этого на мониторе
появляется точка, цвет которой соответствует численному значению облученности точки инфракрасного детектора из конкретной точки наблюдаемой сцены, в результате получается видимая картина инфракрасного излучения объекта. Таким образом, на мониторе ТСН мы видим значения мощности инфракрасного излучения в каждой точке поля зрения ТСН, отображённые согласно заданной цветовой палитре (черно-белой или цветной).
Задача тепловизионной системы наблюдения заключается в создании теплового цифрового образа сцены (ТЦОС), максимально точно представляющей тепловой образ наблюдаемой сцены.
По способу использования излучения инфракрасные системы и приборы условно разделяются на активные (полуактивные) и пассивные. В системах активного типа наблюдаемый объект облучается источником инфракрасного излучения. В системах пассивного типа используется собственное или отраженное от естественных источников излучение наблюдаемого объекта.
Чувствительные элементы тепловизионных систем наблюдения по принципу действия разделяются на следующие основные группы (рис. 2) [4, 5, 6]:
болометры, у которых при изменении температуры меняется электрическое сопротивление чувствительного элемента;
термоэлементы, использующие термоэлектрический эффект;
пироэлектрические приемники, основанные на изменении параметров сегнетоэлектриков под действием падающего лучистого потока;
оптико-акустические приемники, в основе которых лежит свойство увеличения газа при повышении температуры.
