БАЯНДАМА “Өндіріс роботтарын жіктеу”

Өндіріс роботтарын (ӨР) әртүрлі қасиеттер бойынша топтастыруға болады. Орындалу операциясының сипаттамасы бойынша барлық ПР әртүрлі өндірістік-техникалық қасиеттері бойынша 3 топқа бөлінеді.

1) Технологиялық (өндірістік) роботтар (ТӨР) технологиялық процестердің негізгі операцияларын орындайды. Олар көбіне технологиялық процестерде машина өндіруші немесе жасаушы ретінде қолданылады және олар иілу, пісіру,бояу және жинау т.б. операцияларды орындайды.

2) Көмекші (көтеруші-көліктік) роботтар (ҚӨР) алу-орын ауыстыру-қию әрекеттерін орындайды. Оларды автоматты көмекші қою-алып тастау дайындамалары үшін негізгі технологиялық құрылғыларға қызмет көрсету үшін қолданылады, сонымен қатар аспап бөлшектері, бөлшектер мен құрылғылар базасын тазарту үшін, конвейерлерді қоректендіру және де көлікті-қоймалық операцияларды орындау үшін қолданылады.

3) Универсалды өндіріс роботтар (УӨР) әртүрлі технологиялық операциялар негізгі және көмекші операцияларды орындауда қолданылады, яғни ол алдыңғы екі топтың қасиеттерін өзінде сақтап қалады. Берілген термин ӨР-ды орындалатын операция сипаттамасы бойынша және мамандару дәрежесі бойынша сипатталады.

Мамандандыру дәрежесінде технологиялық ӨР арнайы маманданған және көп мақсатты болып бөлінеді. Арнайы ӨР функционалды мүмкіндіктері анықталған технологиялық операцияларды орындауға немесе негізгі технологиялық құрылғының нақты моделіне қызмет көрсету жұмыстарын орындайды. Маманданған ӨР бір түрдегі технологиялық операцияларды орындауға (пісіру, бояу, жинау, иілдіру және т.б.) немесе(егер бұл көмекші ӨР) негізгі технологиялық құрылғының кең номенклатуралы моделіне қызмет көрсету үшін арналған. Көп мақсатты ӨР әр түрлі негізгі немесе көмекші операцияларды орындау үшін арналған, сонымен қатар әр типті әдістермен қатар орындалатындары да бар. Егер ӨР негізгі және көмекші операцияларды, ТӨР және ҚӨР көп мақсатында қасиеттерін қосса, ол универсалдар қатарына жатады. ӨР функционалдық мүмкіндіктері программалық басқару жүйесінің (ПБЖ) түрімен және программаны өңдеу сипаттамасымен анықталады. Көбінесе қолданылатын ӨР қатаң программаланатындардың қатарына жатады, бұл программада жұмыс барысында өзгермейтін толық ақпарат жиынтығынан тұрады. Олар сыртқы ортаның өзгеруі кезінде программаның түзетуін қамтамасыз етпейді. Бейімді ӨР өз жұмысын процесс барысында алынатын объектілер бойынша ақпараттың және сыртқы ортаның құбылыстарын қолданумен қамтамасыз етеді. Олар басқару программасын түзетуге көмектесетін сенсорлық жабдықтан тұрады. Иілгішті программаланатын (интегралдық) ӨР өздерінің әрекеттері негізінде, қойылған мақсат бойынша, объектілер ақпараттары бойынша және сыртқы ортаның құбылыстары негізінде өзінің өзінің программасын қалыптастырады.

ӨР үш түрлі ПБЖ қолданылады, олардың сипаттамасының сәйкестігімен және қозғалу дәрежелерімен орын ауыстыру дискреттігімен – позициямен (нүктеден нүктеге дейін), контурлық (үздік траектория бойынша) және аралас болып топтастырылады. Берілген ақпарат бойынша ПБЖ циклдық (ЦПБ), аналогтық (АПБ), сандық (СПБ) және аналогты – сандық (гибридті) болып бөлінеді.

СПБ бар роботтар позициялық ӨР қарапайым түрлері болып табылады. ЦПБ программалық жүйесі ӨР орындалу механизмдерінің жылжуын тізбектелуі туралы немесе тізбектелу мен жылдамдықтар туралы ақпараттардан тұрады, ол ажыратқыштың соңына әсер ететін орын ауыстыру жолдары баптау таянышымен беріледі.

Аналогты ПБЖ ақпарат үнемі өзгеріп отыратын физикалық мәндегі (аналогты) шама ретінде беріледі. СПБ (позициялық және контурлық) жүйелерінде ақпарат сандық код ретінде келтірілген, ол тез ауыстырылатын тасушыда сақталады. Ал гибридті (аналогты- сандық) ПБЖ ақпаратты келтірудің әр түрлі әдістермен көрсетілуі мүмкін.

ӨР – дің негізгі техникалық көрсеткіштері берілетін қолдану аймағы бойынша және өндірістің шарттары бойынша анықталады.

ӨР жүк көтергіші оның қолдарының суммалық жүк көтергіші ретінде анықталады. ӨР қолдарының жүк көтергіштігі- манипуляциялау объектісінің үлкен салмағы (ұстау құрылғысының массасын қосқанда), олар берілген шарттар бойынша қолмен орын ауыстыра алады (максимал және минимал жылдамдық кезінде, қолдың максималды ұшу кезінде және т. с. с.). ӨР қосындысы жүк көтергішімен қатар бірнеше қолмен орындаған кезде, бір қолдың жүк көтергіштігін көрсету керек. ӨР кейбір түрлеріне күш негізгі көрсетілген көрсеткіш болып табылады (немесе айналу моменті), ол орындау механизмімен берілген шарттарда үдетіледі. Мұндай көрсеткіштер қатарына ұстау құрылғысы мен манипуляциялау объектісін ұстағаандағы қысқыштардың күшін жатқызуға болады. ӨР қолының жұмыстық күші оның осьінің көлденең бойымен ұстғыш құрылғының айналуы кезінде айналу моменті жтады.

ӨР қимыл дәрежелер саны – ӨР координатын таяныш жүйесіне қатысты манипуляциялау объектісінің мүмкін болатын координатты қозғалудың қосындысы.

Позициялаудың қателігі – бұл орындау механизміндегі берілген позицияның көп ретті позициялаған кезде нақты мәнінен алшқтауы. Позициялау қателігі сызықты немесе бұрыштық бірлікте бағаланады. ӨР қолднылатын негізгі көрсеикіш барлық орындалу мезанизмдерінің позициялауда суммарлық қателігі болып табылады, ол жұмыстың программа бойынша берілгенінен айырмашылығы бар және мнипуляциялау объектісінің нақты жағдайына келтіріледі. Мұндай көрсеткішті ӨР жұмыс істеу мүшесінің позициялаған қателігін айтады. Ол басқару құрылғысымен берілген ӨР жұмыс істеу мүшесінің кему шамасы ретінде анықтайды.

ӨР-дің жұмыс істеу мүшесінің траекториясын өңдеу қателігі – берілген программадан нақты траекторияның кемуі.

Өндірістік роботтың жұмыс істеу кеңістігі (манипулятор немесе автооператор) – бұл кеңістік , мұнда ӨР, М немесе А орындау мүшесі орналасады.

ӨР, М немесе А жұмыс істеу аймағы – кеңістік, мұнда ӨР, М немесе А функционалдау кезінде орындау мүшесі (мысалы қол) орналасады.

Бірнеше ӨР жұмыс істеу кезінде роботтытехникалық кешеннің сипаттамасы ретінде бірлесіп қызмет ететін аумағы қолданылады – кеңістіктің бір бөлігі, мұнда манипуляциялау объектісінің орын ауыстыруы бірнеше ӨР орындалуы мүмкін.

ӨР лездігі оның қозғалу мүмкіндігімен анықталады. Лездігі бойынша роботтар екі топқа бөлінеді: стационарлық (ориентациялық және транспорттық қозғалыспен қамсыздандырады) және орын ауыстыратын (қосымша аталған қозғалыстарды және координатты қозғалыспен қамсыздандырады).

Машина жасауда қолданылатын жаңа ӨР 500 моделінің құрастырмалы-технологиялық параметрлерінің анализі бірқатар ерекшеліктерді орнатуға көмектеседі. ПР-дің көп моделі координаттардың цилиндрлік жүйесінде қолданылады, бірақ соңғы кездерде ангулярлы цилиндрлік немесе координаттардың сфералық жүйесінде жұмыс істейтін құрылымдар саны көбейді.

Негізінде ӨР қимыл дәрежесі пневматикалық немесе гидравликалық жетектермен қамтамасыздандырылады. Әдетте соңғы кезде көбінесе электржетегі қолданылады. Көп ПР-дің жүк көтергіштігі 5кг-дан 80кг-ға дейін жетеді. Кейбір жағдайларда ПБЖ ӨР механикалық жүйесінен бөлек орындалады. Бұл өндірістік аумақты тиімді қолдануға және ӨР қауіпті және қолайсыз жағдайларда қолдануға мүмкіндік береді.

ӨР жиі позициялық ПБЖ қамсыздандырады. Белгілі ӨР позициялау қателігі ±(0,05-5,0×10^-3) м. аралығында жатады. Соңғы кездерде ӨР жинау операцияларын орындау үшін қолданылады. Бұл ӨР ереже бойынша электромеханикалық жетекпен қамсыздандырады, олар координаттардың ангулярлы жүйесінде жұмыс істейді және позициялық қателігі  ±(0,005-0,05×10^-3) м. аралығында жатады. Бірақ ӨР көп модельдерінің позициялық қателігі ±1,0×10^-3  м. аспайды.

Механикалық жүйелердің құрылымды технологиялық және компоновкалық қасиеттері бойынша көптеген ӨР келесі топтарға топтастырылуы мүмкін:

– негізгі қозғалудың координаттарының тік бұрышты жүйесінде немесе цилиндрлік жүйеде жұмыс істейтін қозғалмалы қолмен және консольді көтергіш механизмімен;

– координаттардың тік бұрышты және цилиндрлік жүйесінде жұмыс істейтін көтергіш кареткада орнатылған қозғалмалы қолмен;

– негізгі қозғалыстың координаты полярлы сфералық жүйесінде жұмыс істейтін тербелмелі қозғалыс қолымен;

– негізгі қозғалыстың координатты ангулярлы жүйесінде жұмыс істейтін көпбуынды қолмен;

– монорельс бойымен қозғалатын каретада орнатылған ілмелі-жылжымалы тельферді типтегі бір (немесе одан да көп) қолмен;

– шассиде орнатылған жоғарғы өткізгіштігімен қосылады.

Көбінесе жаңарған ӨР үшін жұмыс істеуінің істен шығуы мың сағаттан аспайды, ал бөлік типтер үшін (басты түрде пневматикалық және электромеханикалық жетекпен) 5000 мыңға дейін жетеді.

Өндірістік роботтар (ӨР) адамның қол еңбегін машиналық еңбекке ауыстыруға арналған, ол принципиалды жаңа технологиялы құрылым болып табылады, өндірістің комплекстік автоматизациясын аяқтауға мүмкіндік береді және әр түрлі технология мен жасалынып жатқан затқасоңғы игілігін аса жүктеу қасиетін береді.

Роботтармен қамтамасыздандырылған технологиялық ұяшықтар, аумақтар, желілер роботталған технологиялық комплекс (РТК) болып табылады. Машина жасау мен құрал жасау өндіріс процестерінің әртүрлілігін, жершілікті өндіріс талаптарында, сериялығын және әртүрлілігін кез келген РТК типті анықтайды.

РТК топталуында келесі принциптерге қараймыз:

– роботталған өндіріс бөлігіні түрі;

– өндірістің өзгеру деңгейі, РТК жасаумен байланысты;

– технологиялық процестердің түрі;

– орындалатын технологиялық операцияның саны;

– негізгі технологиялық құрылғының қолданылуы, түрі мен саны;

– өнімнің номенклатурасы мен сериялығы;

– комплекстің топтасуы;

– комплексті басқару принципі;

– комплексте адамның қатысу дәрежесі (функциясы).

РТК-ның негізі түрлерін қарастырайық.

1) РТК классификациясы роботталған бөлшектердің түрі бойынша комплексті технологиялық операциялардың сипаттамалық санына негізделеді. РТК жеңілдетілген түрі ірі роботталған комплекстің және үлкен өндірістердің қарамағында болады, ол роботтлағн технологиялық ұяшық (РТҰ) болып табылады. Мұнда минимум негізгі технологиялық опеарциялар орындалады. Әдетте РТҰ құрамындағы ӨР бірлік саны үлкен емес, бірақ ол көп айтылмайды. Көбіне РТҰ технологиялық құрылымдарда мүмлдем болмауы мүмкін, негізгі операцияны ӨР орындайды немесе ӨР өздігінен емес бірлік болуы мүмкін, ол технологиялы құрылғы мен құрылымдық қосылған болуы мүмкін.

Келесі роботталған ірі комплекстің бірі роботталған технологиялық аумақ (РТА) болады. Ол бірнеше технологиялық операциялардың лрындалуын сипаттауы мүмкін, және олар осы технологиялық аумақпен қосылған, құрылымды (құрылғымен) және (немесе) ұйымдасырыла (басқарумен). Бұл операциялар бірдей немесе әр түрлді болуы мүмкін. Соңғы жағдайда олар технологиялық байланысқан, мұндай комплекс роботталған технологиялық желісі (РТЖ) көрстетеді. Операциялар әр түрлі болуымүмкін, бірақ анықталған тізбекте технологиялық бапйданыс болуы мүмкін, тек аумақта басқа признактар бойынша байланысады (мысалы, бір технологиялық процесс түріне жатуы бойынша, аспаты қолдану мен және т.б.).

Жеңіл РТА ӨР мен қызмет көрсетілген бірнеше технологиялық құрылғы бірлігін өзіне қосуы мүмкін. Қозғалыссыз ӨР құрылғысының жан-жағында орналасуы немесе қозғалыста борлуы, құрылғының бірлік қатарының қасында орын ауыстырады. Бірақ мұндай РТА, ӨР негізгі операцияны орындайтын мыс алу, жинау, кейде ПР бірнешесін қосады, олар кезектесе бір бұйымның құрылымын орындайды.

Келесі РТА-дағы қиындық  ол аумағы табылады, ол өзіне бірнеше бірлік технологиялық құрылғысын қосады және ӨР оларға бірдей қызмет көрсетеді. Келесі қиындық РТА-дағы ол ӨР әртүрлі типінде бірге жұмыс істеу.

РТК үлкен жүйесі ол – цех, мысалы, бірнеше РТА-дан тұрады, және автоматтандырылыған қойма мен ӨР транспортымен байланыстырады. Роботталған өнеркәсіптің шегі комплекстік роботталған завод болып табылады.

2) РТК классификациясы өндірістің өзгеру сипатамасы бойынша, РТК мәліметін жасаумен байланысты, олар РТК өңдеу кезінде деңгейдің қатысымен ерекшеленеді және негізгі комплекс элементіне бөлінеді. Жаңада құрылып жатқан өндірістер жаңа технологияға әсер ету, нақты, және максимальды, бұл жағдайда негізгі құрылғылар жаңадан жасалына бастайды, ал қозғалыстағы өндірісте, ӨР базасында автоматтандырылған болса, негізгі құрылғымен сәйкес орналастыру минимальды болады.

3) Роботталған технологиялық процесс түрі бойынша РТК классификациясы әртүрлі технологиялық процестердің түріне РТК-ның нұсқасын анықтайды.

4) Негізгі технологиялық құрылым түрі бойынша РТК классификациясы (жартылай автомат, басқару циклді автомат, ПБҚ, және т.б.), ӨР түрі (жетек түрін ескерсек, манипулятор санын, РТК қозғалғыштығы, басқару түрімен т.б.) және құрылғы бірлігі мен ӨР.

Бұл кезде РТК-ның екі нұсқасы болуы мүмкін. РТК-дағы ӨР роліне байланыстан; бірінші жағдайда негізгі технологиялық операцияларлы орындайды (құрастыру, дәнекерлеу, бояу және т.б.), ал екіншісінде – көмекші негізгі технологиялық құрылғысына қызмет көрсету бойынша.

5) РТК классификациясы өнімнің сериялығымен номенклатурасы бойынша екі негізі факторларлы өзіне қосады. Бұл жағдайдағы серия деңгейі өнімнің көлеміне байланысты анықталады. Ал номенклатурасы – шығарылатын өнім түрінің санау кеңістігі. Бұл екеуі де РТК жұмысының нәтижелігіне әсер етеді.

Көбіне әрбір РТК бұл параметрлердің мәнімен сипатталады, бұл комплекс егер осы шекте жатпаса, ол экономикалық тиімсіз болады, оның түпті мақсаты қайта шешілетін РТК-дан арнайы автоматты (өте үлкен сериялық және тар номенклатура кезінде) немесе ӨР орнына адамды қолдану процесіне ауыстырылады (қарама-қарсы нектік жағдайда).

6) РТК классификациясы комплекстік топтастыру бойынша технологиялық құрылғы мен ПР-ды анықтайды. Қарапайым сызықтық топтастыруда комплекс аспабы бір орынға (бір сызыққа) орналасады, ал кең топтастыру оның бірнеше қабатта орналасуын айтады.

7) РТК классификация басқару түрі орталықтандырылған, орталықтандырылмаған және аралас.

Орталықтандырылған басқару ЭЕМ стандартталуынан немесе арнайы басқару құрылғысынан орындалуы мүмкін. Ал орталықтандырылмаған басқару жергілікті басқару құрылғысымен байланысып орындалуы мүмкін, ал олар бір-бірімен ұқсастық координация мақсатымен байланысты. Мұндай координацияның қарапайым ңұсқасы әр түрлі операциялардың басы мен аяғының байланысында (команданы беру мен кілттеуді қосқанда). Бұдан да күрделі формасы әр түрлі параметрлер функцияларында орындалады, жасалынатын технологиялық процесс сипаттамасы бойынша.

Аралас басқару орталықтандырылған басқарумен бірге жергілікті басқару құрылғысын барын көрсетеді. Мұндай жүйе бір деңгейлі болуы мүмкін, басқару сигналы, орталықтан келген және сигналдар, жергілікті басқару құрылғысынан шығарылған, бір деңгейде араласады, және иерархиялық (көп деңгейлі), мұнда жергілікті басқару құрылғысы орталыққа бағынады. Сонымен бірге иерархиялық басқару деңгейі екіден аса болуы мүмкін, комплекстің қолдауына байланысты өседі.

РТК-ның бұл басқару нұсқалары программалы және қабылдағышты болады. Негізгі технологиялық аспапқа байланысты, және роботтарға да байланысты.

8) РТК-да адамның қатысу дәрежесі классификациясы бойынша адамның екі жағдайда қатысуын анықтайды: кейбір технологиялық операцияларды орындауы мүмкін негізгі және көмекші, комплексті басқаруда қатысуы мүмкін. Соңғы жағдайда РТК автоматты емес автоматталған болады.

Барлық жағдайда РТК-ның маңызды элементі ретінде басқа технологиялық аспаптар мен ПР қосу құрылғысы болып табылады. Бұл жағдайда бірінші кезеңдегі роботтар бөлшекті беру қаталдығы бойынша үлкен технологияны талап етеді.

ПР-дің жеңіл жөндеу қасиеті әр түрлі операция бойынша анықталған программалық қамтамасыздандырумен байланысты, және бұл өндірісті роботтау тапсырмасында маңызды роль атқарады.

РТК-ны басқару жүйесінің құрылымы бірінші кезекте басқару объектісінің түрімен анықталады, олардың арасындағы болып жатқан сипаттамасы олардың арасындағы ара-қатынас болып табылады. РТК-ның құралындаға мұндай объект ретінде технологиялық аспап пен өндірістік роботтар болып табылады, ұяшыққа қосылған көліктік жүйе мен автоматтандырылған қойма. Бұл объектілердің бәрі анықталған иерархия құрамында болады және бір комплексте жүреді. Сондықтан басқару жүйесінің құрылымы иерархиялы болып келеді, өзіне бірнеше деңгейлі басқаруды қосады. Соңғы деңгейде (бірінші) бұл жүйенің РТҰ басқарылуы орналасады, бұл арнайы негізгі басқару құрылғысында жасалынады бөлек операцияны жасауда басы мен соңының уақыты байланысады. Немесе технологиялық процестің жүруі туралы қосымша ақпаратты қолдану арқылы. Өзінің негізінде бұл басқару деңгейі программалық деңгейі ретінде жүреді. Ол өзіне басқару каналынның аспаптық жоғары басқару деңгейін қосады. Қазіргі кезде бұл деңгейдің дамуы унифицияланған басқару құрылғысы ӨР мен технологиялық құрылғының негізімен орындалады.

Екінші басқару деңгейі – РТҰ бөлек басқару жүйесінің байланыс деңгейі мен бірге жұмыс істейтін аумақ немесе сызық. Бұл деңгей қуатты компьютер негізінде қызмет етеді. Дамыған нұсқада бұл деңгейде РТҰ функциаланған программасының автоматтандырылған синтезі дами алады. Бұл берілген деңгейде компьютерді қолдану алдынғы функциялардан басқа ұйымдастырылған:

1) өндірістің технолдогиялық дайындау автоматтандырылған мүмкіндігі, программаны өңдеу уақытының қысұқарылуымен және олардың тез жөнделу мүмкіндігі;

2) байланыс арнасы бойынша ақпараттар тарату сенімділігі;

3) технологиялық процесс көрсеткішінің автоматты есептелуі (өңдеу уақыты, нақтылық және т.б.) және технологиялық режимнің бақылануы;

4) өнімнің сапасын автоматты бақылау және технологиялық параметірлердің өзгеруіне тәуелділігі.

Келесі күрделі РТК түрі цех болып табылады, және РТК – ны басқару жүйесі үшінші деңгейді жасайды, РТА-ны координациялық жұмысын орындайды, автоматтандырылған қойма мен цех аралық көлік жүйесінде.

Төртінші деңгей – оперативті – күн тізбелік жоспарлау және бақылау деңгейі. Бұл деңгейде жоспарды орындау көлем бойынша және заттық номенклатурасына кезектесіп, тәулік, апта, және т.б. жасалынады. жеке жүйе аралық сияқты төртінші деңгейге жүйе аралық диагностика және РТК-ның бұзылуын жою жатады.

РТК-ны құруда цех пен аумақ бойынша негізгі мәселе цех аралық автоматтандыру көліктік операция болып табылады.

Дәстүрлі көліктік жабдық көп кемшіліктерімен танымал – автоматтандырудың қосымша құрылғысын талап етеді, басылым – түу және көліктік операция және, біз білетіндей, иелімділігі жеткіліксіз, яғни, аспаптың орын ауыстыруы кезінде керек және көліктің құрылымының өзгеруінде де керек.

Көп қолданылатын жағдай,бұл кемшілікетерден айырылған, ол қозғалғыш роботтар, олар басылым – түсу және көліктік операцияларын орындауға бағытталған. Мұндай көліктік робот қоймадан жұмыс орнына дейінгі жәшікттің орын ауыстыруын орындайды. Бұл кезде қойма жасалынған және салынған көлікпен қамтамасыздану керек, олар жәшікті қозғалғыш роботтқа беріп кері бөлшекті жәшікті қабылдайды. Жәшікті қою және щешу әдісін робот манипульяторы орындайды.