Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Ноября 2012 в 22:55, реферат
Терминология и классификация в робототехнике регламентируются по ГОСТ 25686—85 и ГОСТ 25685—83. Приведенные ниже определения основных элементов сборочных роботизированных технологических систем базируются на общепринятых понятиях. Определения же стадий сборочного процесса, элементов автоматизированного процесса сборки, гибкого сборочного производства и некоторые сопутствующие понятия приведены в наиболее часто встречающихся в литературе формулировках.
Под свойством автономной исполнительности РТСК понимается возможность автоматического выбора и продуцирования поведенческих актов, необходимых и достаточных для достижения заданных РТСК целей с требуемой эффективностью.
Это свойство связано с необходимостью автоматической конкретизации и декомпозиции целей, выбором поведенческих актов, их реализацией, контролем результатов.
Следует особо остановиться на вопросе автоматической конкретизации и декомпозиции целей.
ГРСС представляют собой производственные структуры, в которых работа всех производственных компонентов (манипуляторов, технологического оборудования, управляющих и информационных систем т. п.) координируется как единое целое многоуровневой системой управления.
Цели ГРСС определяются, прежде всего, целями метасистемы (коллектива людей), использующей для их достижения ГРСС как сложное орудие труда. Соответственно цели РТСК индуцируются целями, заданными для ГРСС. Из целей, определенных для РТСК, следуют цели функционирования исполнительных систем управляющих устройств, информационных диагностических систем. Таким образом, при декомпозиции целей и оценке эффективности средств и методов их достижения необходимо исходить из системной цели ГРСС. При конкретизации целей следует учитывать не только функциональные и технические требования (такие, как «максимальная точность позиционирования», «максимальная скорость», «максимальная достоверность распознавания состояния среды»), но и связывать их с конкретной конечной целью и технико-экономическими показателями эффективности ГРСС.
Развитие свойства автономной исполнительности РТСК связано с наличием в составе математического и программного обеспечения системы управления модели «проблемной среды», т. е. знаний системы управления о «самой себе», представляющих собой систему необходимых для обеспечения эффективного функционирования РТСК сведений о внешней среде, исполнительной системе РТСК, эксплуатирующей его метасистеме (ее целях), других подсистем ГРСС и их связей.
Свойство
Обеспечение естественности общения РТСК с оператором требует включения в состав системы управления подсистем, осуществляющих прием, декодирование, формирование и передачу сообщений, а также специальных средств управления диалогом между оператором и СУ. Система общения робота должна содержать сложную иерархию процедур, обеспечивающих многоуровневую обработку информации, начиная с анализа поступающих на вход сигналов и кончая синтезом слитных текстов на языке высокого уровня.
Обеспечение общения совокупности взаимозависимых РТСК, каждый из которых направлен на достижение своей цели и вместе с тем вносит необходимый вклад в общий результат,— одна из наиболее сложных и актуальных проблем, связанная, прежде всего с разработкой эффективных методов группового управления.
Свойство адаптивности тесно связано со свойствами автономной исполнительности и призвано обеспечить его реализацию. В реализации свойства адаптивности должны участвовать по возможности все классы действий РТСК, доступные для СУ, и прежде всего классы действий, осуществляющие выбор поведения РТСК в условиях изменяющейся и нестрого детерминированной внешней среды и изменения внутреннего состояния РТСК-
При этом в условиях ГРСС каждый РТСК должен адаптироваться не только к изменяющимся условиям внешней среды и своего внутреннего состояния, но и учитывать поведение других подсистем ГРСС и команды СУ высшего уровня иерархии.
6 РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СБОРОЧНЫЕ СИСТЕМЫ
Робототехнические сборочные
системы характеризуются
При этом можно идти по пути концентрации или дифференциации сборочных операций. В первом случае имеет место стационарная сборка, осуществляемая РТСК, а во втором — сборка на конвейере, реализуемая ГРСС.
Концентрация сборочных операций устраняет или упрощает транспортные средства, позволяя снизить временные затраты на транспортные перемещения изделия, сокращает производственные площади и количество обслуживающего персонала, упрощает переналадку, задачи управления, обработки и передачи информации. Вследствие высокой функциональной нагруженности входящие в состав РТСК роботы реализуются на базе сложных универсальных агрегатов (модулей).
В ГРСС за счет разделения
функций между несколькими
И в первом, и во втором случаях компоновка сборочной системы во многом определяется конструкцией технологического оборудования, реализующего процесс фиксации достигнутого соединения.
6.1 Гибкие роботизированные сборочные системы.
Во всех проектируемых и действующих ГРСС предусматривается гибкая автоматизация следующих основных функций:
осуществление сопряжения деталей;
смена захватных органов, технологического инструмента и оснастки;
манипулирование применительно к деталям, подузлам, узлам и изделиям;
транспортирование, накопление и складирование деталей, подузлов, узлов, изделий, технологического инструмента и оснастки;
контроль и измерение параметров деталей, подузлов, узлов и изделий;
диагностирование состояния оборудования;
удаление некондиционных деталей, подузлов, узлов и изделий.
При рассмотрении структуры ГРСС с позиций теории управления следует выделить комплексы:
оборудования, единицы оборудования, представляющих собой простые объекты управления;
устройств управления, задающих цели, конкретные задачи, требуемые положения, режимы работы и пр.;
датчиков, доставляющих информацию о состоянии оборудования и его отдельных устройств, о параметрах и положении объектов сборки, технологического инструмента, оснастки и др.;
устройств преобразования внешней и внутренней информации.
Наиболее разнообразен по составу комплекс оборудования, представляющий основу ГРСС, который в первую очередь определяет реальные возможности их создания. Комплекс устройств управления, а также в значительной мере комплекс устройств преобразования информации строятся на основе сети ЭВМ (микроЭВМ на низшем уровне и мини-ЭВМ на более высоком уровне), дополненной интерфейсом и устройствами ввода-вывода. Датчики не образуют, как правило, единого комплекса, а рассредоточены по системе.
К технологическому оборудованию ГРСС относятся механизмы фиксации достигнутых соединений, рассмотренные в главе 5, анализ которых показывает, что, несмотря на кажущееся большое количество видов закрепления, они могут быть реализованы незначительным количеством механизмов фиксации, что позволяет создать ряд технологических модулей, отвечающих требованиям сборочного производства и отличающихся лишь типоразмерами.
Транспортно-накопительная система осуществляет получение объектов сборки и оснастки, их комплектацию и хранение, перемещение между входным и выходным складами и комплексами, и, наконец, накопление собранных изделий и отправку их потребителю. Крупногабаритные и массивные объекты сборки транспортируются поштучно, а мелкие — партиями в специальных контейнерах-кассетах.
Манипуляционная система осуществляет промежуточное хранение объектов сборки в ожидании поступления на сборочную позицию, загрузку и разгрузку рабочих зон технологического оборудования, сопряжение деталей, подузлов и узлов, смену захватных органов, сборочного инструмента, технологической оснастки, перемещение объектов сборки внутри комплекса. Часто происходит перераспределение функций между транспортной и манипуляционной системами, что приводит к необходимости их совместного рассмотрения.
Для сохранения требуемой производительности ГРСС в целом при возможном отказе отдельного оборудования обычно предусматриваются буферные (локальные) накопители.
Их функции могут выполнять контейнеры с объектами сборки, хранящиеся в промежуточных Накопителях (складах), позволяющие разбить ГРСС на ряд участков-комплексов, обладающих некоторой функциональной независимостью друг от друга и охватывающих группу технологического оборудования для осуществления одного вида сопряжения и фиксации объектов сборки, перемещаемых роботом, как правило, поштучно. Началом (входом) и окончанием (выходом) комплексов являются различные накопители. В принципе такие комплексы могут осуществлять сборку различных изделий со своими отдельными накопительными устройствами (контейнерами-кассетами).
Компоновка РТСК тесно связана с видом компоновочной схемы СПР и специфичной формы технологического оборудования.
На рис. 8.10 представлен РТСК для сборки изделий, насчитывающих до шести деталей, имеющий в своем составе двухленточные транспортные модули — нереверсивный 4 и реверсивный 17 с адресными датчиками 7 и отсекателями 6, подъемники с роликовыми направляющими 5, устройства промежуточного базирования кассет со спутниками 3, основание 20 с СПР 1 модели РОСА, механизм фиксации соединения (винтоверт) 10 с базирующим устройством 19, вибробункеры 18, накопители для кассет 11, штабелер 13 с вилочными захватами 12, устройство загрузки вибробункеров 14 с приемной воронкой 15 и гибким лотком 16 и система управления типа ГАУС на базе микроЭВМ (на рисунке не показана). Собираемые детали размещаются в контейнерах-кассетах 9, установленных на платформах-спутниках, снабженных адресователями 8. Детали, загружаемые в чаши вибробункеров 18, находятся навалом в контейнерах, также установленных на спутниках. Для некондиционных деталей и узлов предусмотрена тара 2.
Функционирование данного РТСК в составе сборочной линии осуществляется следующим образом. В секциях накопителей 11 предварительно размещаются спутники с кассетами 9, содержащие упорядоченные в пространстве детали, и спутники с контейнерами для неупорядоченных деталей. Количество секций накопителя выбирается в зависимости от числа деталей в узле и требуемой продолжительности автономной работы комплекса. Накопители имеют свободные секции, число которых равно числу занятых секций. Количество секций, содержащих загрузочные устройства 14, выбирается из условия осуществления своевременной загрузки вибробункеров, находящихся в площади стола 20.
Перед началом работы робот 1 освобождает базирующие позиции 3 от опорожненных кассет, выталкивая их на подъемники 5, которые затем опускаются, давая возможность спутникам войти в контакт с лентами транспортного модуля 4, отводящего кассеты на позицию загрузки. В процессе удаления опорожненных кассет с транспортного модуля 17 захватные органы 12 штабелера 13 находятся в нижнем положении и в момент захода в них кассет осуществляют их перегрузку на транспортный модуль 4.
После освобождения базирующих позиций от кассет, удаленных модулем 4 по своим адресам, начинается их загрузка новыми, заполненными кассетами из секций накопителей 11, что осуществляется штабелером 13. После загрузки базирующих позиций отсекатель на входе транспортного модуля 4 опускается и дает возможность прохода кассетам, поступающим с предыдущих РТСК или циркулирующим по транспортной системе линии. При опорожнении чаш вибробункеров 18 штабелер 13 по команде от датчиков устанавливает кассету с соответствующими деталями в устройство выгрузки 14, а робот 1, захватив имеющимся на его руке пальцем конец гибкого лотка 16, снабженного специальной скобой, освобождает его из держателя и размещает над опорожненной чашей. Устройство выгрузки поворотом кассеты выгружает находящиеся в ней детали в воронку 15, которые по гибкому лотку поступают в чашу. Опорожненный контейнер устанавливается штабелером 13 на транспортный модуль 4 и удаляется на загрузку. Заполнение секций накопителей кассетами с деталями осуществляется по команде от датчиков 7, считывающих информацию, находящуюся в адресователях 8. При использовании РТСК для сборки в автономном режиме транспортный модуль 4 также выполняется реверсивным и отпадает необходимость в отсекателях на его входе.
На рис. 8.11 показан пример компоновки из подобных РТСК гибкой автоматической линии для сборки приводного электромагнита гидроусилителя комбайна «Дон» (рис. 8.11, а), анализ которого на технологичность, с точки зрения роботизированной сборки, вызывает необходимость в изменении конструкции некоторых его деталей, в частности катушки 5, у которой гибкие выводы заменены на жесткие, крышки 10 с токоподводящими ламелями и прокладки 9 (исполнение II). Винт 1, запорное кольцо 2, магнитопровод 3 с полюсной вставкой 7, якорь 4, гильза 6 и кольцо 8 остались без изменения.
Линия состоит из гибкой транспортной системы I на основе двух-ленточных транспортных модулей с приводной станцией 8, вокруг которой в соответствии с техпроцессом сборки расположено восемь РТСК, выполненных на базе роботов 5 типа «РОСА». Круговое движение кассет с объектами сборки осуществляется с помощью поперечных транспортных модулей 2 и подъемников-перегружателей 10.
РТСК.-1 осуществляет сборку якорей, находящихся в четырех кассетах базирующих позиций транспортера 3 и базирующей позиции 7 с винтами и запорными кольцами, подаваемыми из вибробункеров 4. Робот снабжен винтозавертывающим модулем с захватными губками, который комплектует кольцо с винтом и переносит их к определенной ячейке кассеты, где происходит окончательная сборка узла. Собранные узлы в тех же кассетах перемещаются в рабочие зоны РТСК-2, осуществляющего их установку в магнитопровод и фиксацию соединения с помощью чеканки, производимой технологическим устройством 9. Предварительно окунанием в ванну 6 наносится смазка.