Транспортний робот
Транспортний робот - це програмно-керований механізм із засобами завантаження і розвантаження транспортуючих виробів, автоматично переміщається по програмі управління в межах дільниці, цеху, заводу.
В якості рухової системи робота зазвичай виступає колісне або гусеничне шасі разом з вбудованими тяговими і кермовим приводами. Система управління, використовуючи сигнали зворотного зв'язку про фактичне становище і орієнтації робота, виробляє такі управляючі на тягові і кермові приводи, при обробці яких робот рухається по заданій трасі з необхідною швидкістю.
Зміст
Структура промислових роботів
- Механічна система (маніпулятор) - це механізм, який автоматично відтворює функції руки (ноги) людини при виконанні виробничих операцій шляхом переміщення об'єкта в просторі;
- Система програмного керування (ЕОМ);
- Інформаційна система.
По степені досконалості і типам систем керування промислові роботи поділяються на покоління:
- Перше покоління - програмні роботи (промислові), які працюють за жорсткими програмами. Тобто програма їх дії містить повний набір інформації , що не змінюється в процесі роботи і не коригується при зміні зовнішнього середовища . Вони широко застосовуються в машинобудуванні.
- Друге покоління - адаптивні роботи, які працюють за гнучкими програмами і мають сенсорне забезпечення, що дозволяє коригувати керуючу програму відповідно з інформацією , полученою в процесі роботи.
Класифікація гнучких автоматизованих транспортних засобів
В якості транспортно-завантажувальних пристроїв в автоматизованому виробництві широкого поширення набули промислові роботи і маніпулятори. Промисловий робот - це перепрограмувальний автоматичний маніпулятор промислового застосування.
Характерними ознаками промислового робота є:
- автоматичне керування;
- здатність до швидкого і відносно легкому перепрограмуванню (зміні послідовності, системи і змісту команд);
- здатність до виконання трудових дій.
У першому випадку параметри траєкторії руху вантажу вибирають оператори , система робота реалізує і підтримує їх значення.
У другому випадку зазначення параметрів руху робота здійснюється повністю його автономною системою автоматичним управлінням .
У третьому - всі параметри руху (швидкість , шлях , зупинка і ін. ) формуються під впливом зовнішніх сигналів, які передаються безконтактним способом. Система управління робота побудована на комбінованих способах завдання програми , забезпечує розшифровку цих сигналів і вироблення команд на виконання .
Транспорті роботи класифікують:
- За місцем переміщення вантажів:
- на підлогові ;
- підвісні.
- За способом переміщення вантажів:
- транспортують вантаж захватом маніпулятора ;
- буксируючі транспортні засоби з вантажем і переміщують вантаж без захоплення .
- За функціональними можливостями:
- виконують тільки одну операцію , зв'язану з переміщенням вантажу ;
- виконують декілька операцій (переміщення , завантаження , вивантаження і т.п.) .
- За типом ходового пристрою:
- пневмоколісні ;
- на рейковому ходу ;
- гусеничні та крокуючі .
- За способом управління:
- з ручною системою ;
- автономні ;
- працюючі по зовнішніх сигналам ;
- з комбінованою системою .
Підлогові транспортні роботи можуть бути рейковими і безрейковими, а підвісні - монорейковими, консольно-крановими і портальними. Роботи вертикального переміщення можуть бути з дискретним і безперервним рухом.
Підлогові безрейкові транспортні роботи забезпечують:
- значне зниження капіталовкладень на монтаж траси ;
- усунення захаращення виробничих площ стаціонарними транспортними пристроями ;
- економію виробничих площ внаслідок суміщення трас роботів з внутрішньоцехових проїздами та проходами ;
- оптимальний розподіл вантажопотоків завдяки простоті трас і можливості зміни маршрутних схем і парку робот - машин при перебудові виробництва або збільшенні випуску продукції;
- простоту взаємодії з допоміжним технологічним обладнанням на робочих місцях.
Але потрібно, щоб траса була чистою.
Оскільки промислові транспортні роботи функціонують у виробничій обстановці, де обладнання ГАВ часто виступає як перешкода, виникає необхідність попередньої прокладки безпечного маршруту транспортування вантажів з метою запобігання зіткнень.
Управління транспортним роботом
Найпростіші транспортні роботи переміщаються по напрямних ( рейках) , а підведення живлення може здійснюватися за гнучким кабелям , від ковзних струмопроводів , від автономних джерел живлення ( акумуляторів). Очевидно , що рейкові візки володіють недостатньою гнучкістю переміщень по різних траєкторіях в межах ГВС у зв'язку зі складністю технічних систем зміни напрямку переміщення.
Для приводу транспортних роботів потрібні електродвигуни з механічною характеристикою, близькою до лінії рівний механічній потужності.
Автоматичне управління переміщенням транспортним роботом вимагає наведення його на необхідну траєкторію переміщення. Використовуються такі основні способи наведення безрейкових транспортних роботів на траєкторію :
- оптичний ;
- індукційний ;
- радіонаведення .
При оптичному способі наведення управління здійснюється по білій лінії ( смузі) , нанесеної на підлозі цеху . Для цього на візку є пристрій , що висвітлює білу лінію , а приймальний пристрій ( фотоелемент ) , встановлений на візку , здійснює прийом відбитого сигналу , за характером якого здійснюється автоматичне керування переміщення візка.
При індукційному способі наведення на візку встановлюють індукційні датчики , які сприймають низкочастотное магнітне поле, що розпочинається струмом, що проходить по кабелю , укладеному в підлозі цеху . Сигнали цих датчиків використовуються для управління.
При використанні способу радіонаведення уздовж траєкторії переміщення візка розташовують передавальну антену , а приймальна антена розташовується на візку.
Як показав досвід використання транспортних роботів , найбільш ефективним є оптичний спосіб наведення .
Для запобігання зміни орієнтації роботів при заході в цех на їх трасах доводиться передбачати додаткові розвороти і тупики. Поступальний рух робота можна отримати одночасним поворотом всіх коліс в одну сторону і на однакові кути. Іноді транспортні роботи встановлюються на два приводних неповоротних колеса і два неприводних флюгерні колеса. При різних швидкостях приводних коліс такий робот повертається щодо свого центру , що забезпечує його високу маневреність.
Принцип управління транспортним роботом з інформаційною системою наведення
Будова транспортного засобу зображена на рисунку.
Якщо, наприклад, траса йде вправо, як це показано на рисунку, то напруга індукована в правій котушці, буде більшою, ніж напруга у лівій котушці. Система управління в цьому випадку виробляє регулювання таким чином, щоб кутова швидкість правого електродвигуна ( а відповідно і правого колеса ) зменшувалась. При цьому кутова швидність обертання лівого електродвигуна залишається заданою.
Точність відсліджування траси істотно залежить від вибору структури та параметрів закону регулювання кутової швидкості, реалізованої системою автоматичного управління. Для покращення якості управління в недетермінованих умовах закон регулювання повинен бути доповнений алгоритмом адаптації кофіцієнтів посилення в каналах зворотнього зв'язку.
Безпека роботи транспортного робота забезпечується за допомогою переднього і заднього бамперів . При зіткненні бампера з перешкодою робот відразу ж зупиняється. Термінова зупинка передбачена також при значному відхиленні робота від траси , при перевищенні заданої швидкості руху , при зниженні напруги акумуляторних батарей і при перевантаженні приводів. Для попередження людини про наближення робота на ньому встановлюється автомобільна стереофонічна система , яка програє певну мелодію при русі робота .
Недолік транспортних роботів з індукційним самонаведенням
Головним недоліком транспортних роботів з індукційним самонаведенням є необхідність попередньої прокладки струмопровідного кабелю вздовж траси руху. В умовах ГАВ технологічні маршрути і пов'язані з ними траси для транспортування вантажів часто змінюються . Тому на практиці не вдається , як правило , заздалегідь розрахувати і прокласти всі траси , потреба в яких може виникнути в майбутньому. Водночас перекладка кабелю наведення при зміні траси трудомістка і вимагає втручання людини. Все це знижує продуктивність і автономність ГАВ .
Призначення транспортних роботів
Транспортні роботи призначені для автоматизованого транспортування об'єктів , а також для управління різними транспортними системами . Дослідження і розробки по створенню транспортних роботів інтенсивно ведуться в усьому світі. При цьому виділяються чотири принципово різних типи - наземні , повітреплаваючі , водоплавні і підземні . Теорія і практика трьох останніх типів досягли ще в цілому того рівня , щоб говорити про них сьогодні як про загальні реальності.
Практичний розвиток отримали нині наземні транспортні роботи , які можуть бути колісними , крокуючими і гусеничними . Найбільший розвиток і поширення в даний час отримали колісні транспортні роботи , використовувані досить широко в промислових автоматизованих транспортно - складських системах і гнучких автоматизованих виробництвах у вигляді мобільних автоматичних кранів , автоматичних керованих візків ( АУТ ) , робокар та ін , що оснащуються в багатьох випадках різними маніпуляційними пристроями. У найпростішому вигляді такі роботи йдуть по рейках або за маршрутом над кабелем , прокладеним під поверхнею підлоги. Генератор частоти , подаючи струм по кабелю , створює магнітне поле , яке вловлюється двома датчиками приймального пристрою візка , напрямними її по необхідному маршруту. У більш складному варіанті візок обладнується автономною керуючої ЕОМ .
Розширення функціональних можливостей
Для розширення функціональних можливостей транспортних роботів на їх борту іноді встановлюється один або декілька маніпуляторів. У результаті виходять комбіновані маніпуляціонно - транспортні роботи , які можуть не тільки транспортувати вантажі , але й самостійно завантажуватися і розвантажуватися , а також маніпулювати вантажами. Розробка таких універсальних роботів для ГАВ становить інтерес з різних точок зору.
У маніпуляційно - транспортних роботах сконцентровані багато проблем механіки , теорії адаптивного управління , навігації та штучного інтелекту.
З точки зору механіки рухова система цих роботів являє собою комплекс виконавчих механізмів з голономних і неголономними зв'язками , що дозволяє автоматизувати широкий спектр ручних і транспортних операцій .
З позицій теорії управління ці роботи є складною багатовимірною системою , активно взаємодіють із зовнішнім середовищем. Організація автономного функціонування таких роботів в змінній виробничій обстановці неможлива без розвиненої інформаційно- навігаційної системи і пов'язаної з нею адаптивної системи управління .
Нарешті , з точки зору теорії штучного інтелекту маніпуляційно - транспортні роботи цікаві тим , що вони функціонують в змінних умовах , де частина обладнання ГАВ грає роль перешкод , а об'єкти маніпулювання і вантажі , що підлягають транспортуванню , можуть мати довільне розташування та орієнтацію. Тому виникає необхідність надати адаптивній системі управління такі інтелектуальні функції , як розпізнавання об'єктів , аналіз обстановки , формування понять і моделювання навколишнього середовища.
Переваги
Промислові роботи зарекомендували себе як гнучкі автоматизовані засоби реалізації внутрішньоцехових і міжопераційних матеріальних зв'язків, що володіють цілим рядом переваг в порівнянні з іншими пристроями:
- малі габаритні розміри рухомого органу;
- великий діапазон регулювання швидкості переміщення;
- автоматичні переміщення;
- повне вивільнення проїздів після проходження транспортного робота для транспорту інших видів;
- автономність.
Джерела та література
1. Вороненко, В.П. Проектирование производственных систем в машиностроении: Учеб. пособие / В.П. Вороненко, Ю.М. Соломенцев, А.Г. Схиртладзе, А.И. Пульбере. Тирасполь: РИО ПГУ, 2001. 349 с.
2. Соломенцев, Ю.М. Управление гибкими производственными системами / Ю.М. Соломенцев, В.Л. Сосонкин. М.: Машиностроение, 1988. 350 с.
3. Митрофанов, С.П. Технологическая подготовка гибких производственных систем / С.П. Митрофанов, Д.Д. Куликов, О.Н. Миляев, Б.С. Падун; Под ред. С.П. Митрофанова. М.: Машиностроение, 1987. 352 с.
4. "Роботизированние технологічні комплекси в ДПС" М. М.Довбня, А. М. Кондратьєв, Є. І. Юревич, 2000 р.
5."Робототехнические комплекси" Під редакцією Б.І.Черпакова, 2002 р.
