РОБОТОТЕХНИКА

«ЮНИМЕЙТ»

У робота «Юнимейт» одна рука с гидравлическим приводом, оснащенная двупалой кистью с пневматическим приводом. Пальцы кисти могут быть различных видов, выбираемых в зависимости от задания, которое предстоит выполнить; кроме того, они до­вольно легко заменяются, поскольку закрепляются всего лишь четырьмя винтами диаметром около 0,6 см. Каждый палец имеет ограниченное движение в 6° около оси поворота, так что длина выбираемого пальца зависит от размера и формы детали. Обычно, если расстояние от оси поворота до вершины пальца около 15 см, то фактическая длина пальца составляет 12 см и ход кончика пальца — около 3,5 см. Пальцы приводятся в движение двойным рычагом, преобразующим в угловое движение линейное переме­щение поршня пневматического цилиндра, расположенного вдоль оси руки. Усилие сжатия максимально при сомкнутых пальцах и изменяется от 1600 Н при давлении воздуха около 350 кПа до 600 Н при 70 кПа. Действующее значение усилия сжатия прямо пропорционально котангенсу угла между нормалью к пальцу и осью руки, так что оно уменьшается по мере сжимания. Это значе­ние, кроме того, обратно пропорционально расстоянию от оси вращения до кончика пальца.

Максимальная грузоподъемность «Юнимейта» около 12 кг, хотя на пониженной скорости он может манипулировать грузом около 36 кг. Номинальная точность позиционирования с грузом — около 1,25 мм. Следует отметить, что последняя цифра относится к «Юнимейту» и совсем не обязательна для его «окружения» или машины, которая им загружается. Хотя масса «Юнимейта» около 1600 кг, довольно сильные вибрации пола, с которыми автор сталкивался при работе в промышленности, могут привести к за­труднениям, и не исключено, что потребуется крепить это загру­зочное устройство к загружаемой им машине. Если придется по­ступать таким образом, наверное, было бы лучше, если бы загру­зочное устройство имело меньшую массу. Габаритные размеры «Юнимейта» примерно 1,5x1,2X1,4 м; устройство может пере­возиться обычным автопогрузчиком с вилочным захватом.

Система управления «Юнимейта». Робот «Юнимейт» может расположить кисть в любой точке горизонтальной площадки, образованной радиусом 1,8 ^0,5 м и горизонтальным углом по­ворота 220°. Кисть робота, кроме того, подвижна в вертикальной плоскости в пределах угла 220° с вершиной в запястье. Вся рука поворачивается в вертикальной плоскости относительно центра вращения, так что кисть можно установить в рабочую позицию, находящуюся на расстоянии минимум 15 см и максимум 2,4 м от пола. Таким образом, рабочая зона руки фактически имеет форму телесного угла внутри полой сферы.

Рука может вращаться вокруг центра вращения с максималь­ной скоростью 110° в секунду, и кисть поворачивается вокруг своего центра вращения с такой же скоростью. В шарнире запя­стья может осуществляться поворот на угол 180° — от упора до упора — с той же скоростью 110° в секунду.

Функциональная схема системы управления показана на рис. 9.1. Гидравлический цилиндр фирмы «Паркер Ханифан», использующийся в приводе, запитывается рабочей жидкостью под давлением от 5200 до 6500 кПа, поступающей от источника гидропитания через сервоклапан, управляемый сервоусилителем. В источнике гидравлической энергии используется шестеренный насос, приводимый в движение трехфазным двигателем мощностью

7,5 кВ. Для поддержания давления при потреблении, превыша­ющем возможности насоса, установлен аккумулятор емкостью около 11 л. При падении давления ниже уровня 3200 кПа аварий­ный выключатель низкого давления прекращает работу устройства.

Гидравлическая схема и исполнительные механизмы этого устройства были описаны Забо [31]. Когда производится ручное программирование системы, на вход сервоусилителя подается сигнал ручной установки; когда же выполняются повторяющиеся операции, на вход сервоусилителя вместо этого сигнала посту­пает сигнал от компаратора. Измерение фактических перемещений относительно фундамента машины осуществляется кодирующим устройством. Во время установочной операции цифровой выход­ной сигнал кодирующего устройства в виде 80-битовых слов запи­сывается на магнитный барабан, приводимый в движение шаго­вым двигателем. На магнитный барабан записываются только конечные положения каждого требуемого движения, а образую­щаяся траектория и затрачиваемое время не записываются.

Сигнал окончания программы используется для возвращения барабана в исходное положение, после чего работа может повто­ряться до тех пор, пока внешний сигнал не вызовет ее прекра­щение.

При работе «Юнимейта» по программе, записанной на магнит­ном барабане, сигнал с выхода кодирующего устройства поступает на цифровой компаратор, где он сравнивается с сигналом требу­емого положения, поступающим в цифровом виде от барабана. Когда по всем пяти сервоуправляемым движениям руки достига­ется совпадение этих сигналов и когда удовлетворены все необ­ходимые внешние сигналы-условия, барабан памяти передвига­ется на следующий шаг.

Пять степеней свободы этого устройства таковы: 1) радиаль­ное перемещение руки; 2) перемещение руки по вертикали; 3) по­ворот руки вокруг вертикальной оси; 4) поворот кисти вокруг продольной оси; 5) поворот кисти в вертикальной плоскости.

В устройстве предусмотрено управляемое замедление движе­ния по любой из степеней подвижности при завершении движения, < ігри приближении к точке, в которой происходит совпадение цифровых значений сигналов. Все пять сервосистем робота, как

правило, работают одновременно, так что при переходе к конеч­ному положению формируется сложная траектория. Однако раз­личными способами может устанавливаться приоритет движения. Например, можно сделать так, чтобы вертикальное движение к конечному вертикальному положению завершилось до любого горизонтального движения, что используется, скажем, в тех слу­чаях, когда деталь должна быть подана к станку горизонтально. Кроме того, для подобных операций можно установить приори­тет количественно и таким образом определить, каково должно быть приближение к конечному (например, вертикальному) поло­жению, прежде чем разрешится любое другое (например, горизон­тальное) движение. Такого рода управление задает степень искрив­ления конечного участка траектории, например, определяет, насколько острым должен быть угол между горизонтальным и вертикальным движениями.

Емкости памяти «Юнимейта» — 200 последовательных команд. Для выполнения любых внешних операций устройство снабжено изолированными десятиамперными контактами, управляемыми памятью. Система предназначена для работы при максимальной температуре окружающего воздуха 50° С. Расчетный срок службы системы — 40 ООО ч; через каждые 2500 ч работы рекомендуется производить текущие технические проверки. Требуемая мощность трехфазного питания— 11,5 кВ-А.

«Юнимейт»— совершенно универсальное устройство, пред­назначенное для выполнения повторных серий операций, в то же время позволяющее периодически производить перестройку про­граммы на совершенно отличную операцию.

Ниже приведены цифры, которые отражают результаты, до­стигнутые при использовании этого устройства. На операции разгрузки машины для литья под давлением «Юнимейт» работал с производительностью 135 деталей в час при 1—2% брака, тогда как производительность человека-оператора — 108 деталей в час при браке до 20%.

При использовании «Юнимейта» в промышленной обстановке в условиях помех возникли сложности [30]: обнаружилось, что в некоторых случаях из-за воздействия внешних полей возможно стирание из памяти на магнитных сердечниках. Хотя память на бумажной ленте не имеет этого недостатка, ее сложнее пере­программировать. Память на проводниках с магнитным покрытием оказалась наиболее подходящей для использования в средах с помехами [27, 46].