Юревич - Основы Робототехники - 2. Рис Спинномозговой рефлекторный путь управления одним звеном тела
 Скачать 2.92 Mb.
|
|
3.3. Рабочие органы манипуляторов. Рабочие органы манипуляторов служат для непосредственного взаимодействия с объектами внешней среды и делятся на захватные устройства и специальный инструмент. Рабочие органы могут быть постоянными и съемными, в том числе с возможностью их автоматической замены в ходе выполнения технологической 8 операции. Захватные устройства. Они предназначены для того, чтобы брать объект, удерживать его в процессе манипулирования и освободить по окончании этого процесса. Существуют следующие основные типы захватных устройств: механические устройства-схваты, пневматические и электромагнитные. Кроме того, в связи с большим разнообразием объектов манипулирования разработано большое количество различных комбинаций этих типов захватных устройств и множество специальных захватных устройств, основанных на различных оригинальных принципах действия (например, клейкие захватные устройства, накалывающие, использующие аэродинамическую подъемную силу и т. п.). Схваты — это механические захватные устройства, аналог кисти руки человека. Самые простые двухпальцевые схваты напоминают обычные плоскогубцы, но снабженные приводом. На рис.3.13 показана конструкция подобного схвата с пневмоприводом. В зависимости от объектов манипулирования применяют схваты с тремя, четырьмя и значительно реже с большим числом пальцев. Рис.3.13. Двухпальцевый схват: 1,2 – пальцы (губки); 3,4 – рычажная передача; 5 – шток пневматического двигателя (пневмоцилиндра); 6 – возвратная пружина. На рис. 3.14 показан сложный схват с тремя пальцами, каждый из которых имеет три подвижных звена и может поворачиваться также относительно продольной оси. Это пример применения эффекта памяти формы, показанного на рис.3.10,б. Однако в связи с простотой совершаемых схватами движений («зажим - разжим») в них обычно используются нерегулируемые пневматические и электрические приводы, значительно реже —гидравлические. 9 Рис.3.14. Схват с тремя пальцами. На рис.3.15 показано устройство пневматического схвата с пятью гибкими надувными пальцами. За счет разной жесткости пальцев по сечению при подаче в них сжатого воздуха они изгибаются, захватывая находящиеся в их зоне предметы. Рис.3.15. Пневматический схват с пятью гибкими надувными пальцами: а –внешний вид; б – разрез пальца: 1 – тонкостенная часть; 2 – гофры; 3 – толстостенная часть; 4 – подвод воздуха; 5 – деформация оси пальца при подаче сжатого воздуха. 10 Схваты часто очувствляют с помощью контактных датчиков (касания, тактильных), датчиков проскальзывания, усилия (по одной или нескольким осям) и дистанционных датчиков (ультразвуковых, оптических и др.), выявляющих предметы вблизи схвата и между его пальцами. В наиболее распространенном типе вакуумного захватного устройства использованы вакуумные присоски, которые удерживают объекты за счет разряжения воздуха при его отсосе из полости между присоской и захватываемым объектом. Для захватывания объектов сложной формы применяют вакуумные захватные устройства с несколькими присосками. Магнитные захватные устройства также давно известны, как и вакуумные, и широко используются для взятия ферромагнитных объектов. В роботах нашли применение в основном захватные устройства с электромагнитами, но имеются устройства и с постоянными магнитами. (Для освобождения захваченного предмета их обычно снабжают специальными механическими выталкивателями.) Захватные устройства бывают универсальными и специальными (для работы с хрупкими и протяженными предметами, тканями и т.д.). Захватные устройства часто присоединяют к последнему звену манипулятора через промежуточные податливые конструктивные элементы. С их помощью осуществляется компенсация возможных неточностей позиционирования и устраняются возникающие при этом механические напряжения в звеньях манипулятора в случаях манипулирования объектами, на перемещение которых наложены механические ограничения (механическая сборка и разборка, установка заготовок в зажимы и гнезда технологического оборудования, перемещение предметов по направляющий и т.п.). Рабочий инструмент. В тех случаях, когда объектом манипулирования является рабочий инструмент, с помощью которого робот выполняет определенные технологические операции (нанесение покрытий, сварку, завинчивание гаек, зачистку поверхностей и т.п.), этот инструмент, как правило, не берется захватным устройством, а непосредственно крепится к манипулятору вместо него. Часто при этом к инструменту необходимо обеспечить пoдвoд энергии или какого-либо рабочего тела. Для окрасочного робота — это краска и воздух к пульверизатору, для сварочного робота – сварочный ток к сварочным клещам при точечной сварке или проволочный электрод, газ и охлаждающая вода при дуговой сварке и т.д. Для этого требуется разработка специальной конструкции всего манипулятора. 3.4. Системы передвижения мобильных роботов Системы передвижения роботов относятся к их исполнительным системам наряду с манипуляционными системами. В современных мобильных роботах нашли применение практически все известные транспортные средства и, кроме того, предметом робототехники являются различные бионические способы передвижения (локомоций), т.е. заимствованные у живой природы. К ним прежде всего относится шагание. По типу внешней среды средства передвижения подразделяются на наземные, водные, воздушные и космические, а по широте применения – на универсальные и специальные, предназначенные для особых условий и целей. Наземные универсальные системы передвижения – это традиционные колесные и гусеничные транспортные средства, а также шагающие (стопоходящие). Первые наземные мобильные роботы были созданы в связи с потребностью расширения рабочей зоны их манипуляторов, а также для выполнения чисто транспортных операций (внутрицеховой, складской и т.п. транспорт). На рис.3.16 и 3.17 показаны примеры мобильных роботов на колесном и гусеничном ходу. Существуют также наземные роботы, передвигающиеся по рельсам. Рис.3.16. Мобильный робот на колесном ходу (ЦНИИ РТК). Мобильные роботы, предназначенные для выполнения только транспортных операций по перевозке грузов (робокары), часто не имеют манипуляторов, а снабжаются упрощенными одно- и двухстепенными погрузо-разгрузочными устройствами или последние операции выполняются стационарными манипуляторами, находящимися в местах остановки транспортных роботов. На рис.3.18 показан внешний вид транспортного робота подвесного типа, ко- Рис.3.17. Мобильный робот на гусеничном ходу (ЦНИИ РТК). Рис.3.18. Подвесной транспортный промышленный робот ТРТ –1-2500: 1 – тележка; 2 – монорельс. торый передвигается по монорельсовому пути. Внизу видны захватное устройство и защитная сетка, предохраняющая от самопроизвольного падения переносимого груза. На рис.3.19 и 3.20 показаны примеры роботов со специальными средствами передвижения, нашедшими применение в робототехнике. Рис.3.19. Звено манипулятора, перемещающегося на воздушных подушках. Особый раздел робототехники составляют шагающие системы передвижения и основанные на них транспортные машины. Они являются предметом робототехники потому, что механические ноги – педипуляторы (от латинского слова pes – нога) наиболее близки другому объекту робототехники – механическим рукам – манипуляторам. Однако значение и потенциальные области применения шагающих машин далеко выходят за пределы робототехники. Способ передвижения с помощью ног (шагание, бег, прыгание), как известно, является наиболее распространенным в живой природе. Однако в технике он еще не получил заметного применения прежде всего из-за сложности управления. Развитие робототехники создало необходимую научно-техническую основу для реализации этого принципиально нового в технике способа передвижения и для создания соответствующего нового типа транспортных машин – шагающих. Шагающий способ представляет основной интерес для движения по заранее неподготовленной местности с препятствиями. Традиционные колесные и гусеничные транспортные машины оставляют за собой непрерывную колею, тратя на это значительно большую энергию, чем в случае передвижения шагами, когда взаимодействие с грунтом происходит только в местах упора стопы. Поми- |