Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish natijasida mashina detallarini mexanik ishlashda qo’shimcha va uzellarni yig’ish amallarini bajaruvchi priitsipial yangi mexanizm va mashinalar yaratilmoqda. Ishlab chiqarish jarayonlarida inson bilan o’rin almashuvchi, asosiy va yordamchi vazifalarni bajarishga mo’ljallangan, manipulyator va uning harakatlarini boshqaradigan dasturlashgan qurilmalardan iborat bo’lgan avtomatik mashinaga sanoat robot deb ataladi.
Robotlar tayyorlangan detal yoki zagotovkani bir joydan ikkinchi joyga ko’chirish yoki biror qismga o’rnatish, materiallarni yuklash va tushirish, mashina qismlarini yig’ish, metallarni bir-biriga payvandlash, uskunalarni ishga tushirish yoki ajratish kabi amallarni bajaradi. Robotlar asosan manipulyator, programma boshqarish sistemasi, dvigatel, xarakatlantirish mexanizmlari, qayd etish va tekshirish bloklari (datchiklari) telekamera va boshqa boshqarish qismlaridan iborat.
Robot turli-tuman mexanik operatsiyalarni bajara olishi bilan bir qatorda vujudga keluvchi mantiqiy masalalarning ma’lum bir qisminn mustaqil ravishda yecha oladigan yuqori darajadagi texnik sistemadir.
Mashina va boshqaruvchi EXMning birgalikda ishlashini o’rganish, kerakli algoritm hamda dasturlar asosida olib boriladi. Dastur bilan boshqariladigan avtomatik manipulyatorlar yordamida yuklama tashish, ularni ishlovchi mashinalarda maxkamlash va bo’shatish, o’rab-yopish, tekshirish va o’lchash kabi ko’pgina ishlarini amalga oshirish mumkin.
Robotlarni ishlab chiqarish jarayonlarida qo’llanilishi asosiy ijtimoyi masalalarni yechimi bo’lmoqda. Ya’ni inson hayoti uchun zararli sohalarda va jismoniy og’ir hamda oddiy monoton (takrorlanuvchi) ishlarni bajarishda juda qo’l kelmoqda.
Sanoat robotlari quyidagi belgilari orqali klassifikatsiyalanadi.
1. Texnologik jarayonlarni bajarish xarakteriga ko’ra: asosiy; yordamchi; universal.
2. Ishlab chiqarishdagi vazifasiga ko’ra: metall quyuvchi; payvantlovchi; presslovchi (kuznechno-pressovыe); mexanik ishlov beruvchi; yig’uvchi; bo’yovchi; yuklovchi-tushuruvchi-tashuvchi.
3. Manipulyator qo’lining koordinatalar sistemasiga ko’ra: to’g’ri burchakli (tekis); tsilindrsimon; sferik.
4. Yuk ko’taruvchanligiga ko’ra: o’ta yengil; (10 N gacha); yengil (100 N gacha); o’rta (2000 N gacha); og’ir (10000 N gacha); o’ta og’ir (10000 N dan yuqori).
7. Dasturlash turiga ko’ra: o’zgarmas dasturli; qayta dasturlanadigan; adaptatsiyalanadigan; sun’iy intellektli.
Inson qo’li vazifasini bajaruvchi, richagli mexanizmlar va uzatish tizimlaridan tarkib topgan texnik qurilmaga manipulyator deyiladi. Manipulyator quyidagilardan tashkil topadi: teleboshqarish, boshqarish pulьti, EXM, uzatish mexanizmi va boshqalardan.
Har qanday sanoat robotlarining mexanik qo’li bo’ladi. Manipulyator biror jismni ushlab ob’ektga uzatish uchun hizmat qiladi va qisqa vaqt ichida mingdan ortiq harakatni amalga oshirishi mumkin. Manipulyatorlar tekislikda va fazoda harakatlanuvchi bo’lishi mumkin. Agar tekislikda harakatlansa tekis, agar u koordinata o’qlari bo’yicha siljib tsilindr shaklini chizsa, tsilindrik, agar u shar shaklini chizsa sferik koordinatalar sistemasida ishlaydiganlarga bo’linadi.
Turli tashish ishlarini (buyumni yuklash, siljitish, olish va hakozo) bajarish uchun mo’ljallangan hamda o’zgarmas programma bo’yicha ishlaydigan mashina-avtomatlarda qo’llaniladigan va avtomatik boshqariladigan manipulyatorlar avtooperatorlar deyiladi.
Sanoat robotining manipulyatori, o’zining belgilangan vazifasiga ko’ra, unga bog’langan yetaklanuvchi bo’g’inning fazodagi belgilangan harakatini ta’minlashi lozim. Richagli mehanizmlardan tashkil topgan manipulyator talablarni to’la bajarishi uchun, uning qo’zg’aluvchanlik darajasi oltitadan kam bo’lmasligi va barchasi boshqariladigan bo’lishi lozim. Oltita qo’zg’aluvchanlik darajasiga ega bo’lgan sanoat roboti murakkab tizimdir. Bunday tizimni tayyorlash ham, uni ekspluatatsiya qilish ham murakkabdir. SHuning uchun, sanoat robotlarning mavjud konstruktsiyalarida asosan qo’zg’aluvchanlik darajasi oltitadan kam bo’lgan mexanizmlar qo’llaniladi. Sodda manipulyatorlaning qo’zg’aluvchanlik darajalari uchta, ayrim hollarda ikkita bo’ladi. Bunday manipulyatorlar tayyorlash va ekspluatatsiya qilish jihatdan iqtisodiy samarador sanaladi. Lekin, texnologik jarayonni to’liq bajarilishini ta’minlay olmaydi.
Uchta qo’zg’aluvchanlik darajasiga ega manipulyatorli sanoat robotining strukturaviy va funktsional sxemasini ko’rib chiqamiz. Manipulyator qo’lining mexanizmi qo’zg’almas 0 hamda qo’zg’aluvchan 1, 2 va 3 bo’g’inlardan tashkil topgan (18.1-rasm).
18.1-расм
Keltirilgan manipulyatorning mexanizmi tsilindrsimon koordinatalar sistemasiga mos keladi. Bu sistemada 1-bo’g’in 0-bo’g’inga nisbatan aylanma harakat qila oladi, 2-bo’g’in 1-bo’g’inga nisbatan tik tekislik bo’ylab ilgarilanma-qaytma harakat qiladi va 3-bo’g’in esa 2-bo’g’inga nisbatan gorizontal tekislik bo’ylab ilgarilanma-qaytma harakat qiladi.
Manipulyator ish davomida ob’ektni yoki biror jismni ushlab turishi uchun 3-bo’g’inning uchiga moslama yoki changal o’rnatilgan bo’ladi. Manipulyator asosini tashkil etgan richagli mexanizm bo’g’inlari o’zaro uchta erkinlik darajasi birga teng bo’lgan kinematik juftliklar (bitta aylanma A va ikkita ilgarilanma V va S) yordamida bog’langan bo’lib, ular ob’ektni fazodagi harakatini boshqarishsiz ta’minlaydi. Manipulyator bu uchta nisbiy harakatlarni har birini amalga oshirishi uchun, u yuritma bilan ta’minlangan bo’lishi lozim, ya’ni divegatel-reduktor va qaytma aloqali datchiklar tizimi. Ob’ektning harakati berilgan harakat qonuni asosida ta’minlanadi. Bunda, tizim harakat dasturini saqlaydigan va buyruq beradigan dastur tashuvchi qurilma bilan ta’minlangan bo’lishi lozim. Dastur tashuvchi qurilma sifatida turli disklar, fleshkartalar, magnit tasmalar va boshqalar bo’lishi mumkin.
Berilgan harakat dasturini bajarishda, dvigateldagi boshqaruv signallari boshqaruv tizimida amalgan oshiriladi. Bu tizim tarkibiga dasturlar, raqamli almashtirgichlar, kuchaytirgichlar va boshqa kerkli vositalardan iborat bo’lgan EXM kiradi. Boshqarish tizimi yuritmaning ish bajaruvchi kismlariga berilgan dasturga mos ravishda buyruqlarni kerakli shakl ui ga aylantiradi va uzatib beradi. Zarurat tug’ilganda, berilgan buyruqlarni Δxi signallari yordamida qaytma aloqa vositasida qayta ko’rib chiqadi.
18.2-rasmda sanoat robotining funktsional sxemasi keltirilgan.
18.2-расм.
Tuzilish formulasi-manipulyator tarkibidagi kinematik juftliklarning qo’zg’aluvchanligi to’g’risidagi ma’lumotlarni va bazaviy koordinata o’qlariga nisbatan harakatlarni o’z ichiga olgan strukturaviy sxemasini matematik ifodasidir.
Manipulyator yordamidagi harakatni ta’minlash quyidagilarga bo’linadi:
maxalliy-mexanizm o’lchamiga to’g’ri keladigan manipulyatorning birinchi uchta bo’g’ini yoki qo’li bilan ta’minlanadigan harakati;
lokal-mexanizm o’lchamidan ancha kichik bo’lgan manipulyatorning bo’g’inlari yordamida amalga oshiriladigan harakati.
Bu harakat klassifikatsiyasi bo’yicha kinematik zanjirni ikkita har xil funktsiyali qismlarga ajratish mumkin: “qo’l” va “changal” mexanizmlari.
Manipulyatorning “qo’li” deganda, M nuqtani harakatini ta’minlaydigan qismi tushuniladi (ushlashning regional harakati). “CHangal” deganda esa, ushlashni ta’minlovchi bo’g’in va kinematik juftlik tushuniladi (ushlashning lokal harakati).
Sanoat robotlarining manipulyatorlarini ishlash qobilyatlari asosan texnik ko’rsatkichlari bilan belgilanadi. Texnik ko’rsatkichlarga manipulyator ish doirasining o’lchamlari hamda shakllari, harakatchanligi, hizmat ko’rsatish burchagi va koeffitsienti va hakozolar kiradi.
Manipulyatorlarning ochiq kinematik zanjir ko’rinishida bo’lishi uning changalini turli holatlarini egallashiga imkon yaratadi. Manipulyator changalining egallashi mumkin bo’lgan barcha xolatlarini qamrab oluvchi sirt hajmiga manipulyatorning ish hajmi deb ataladi. Ish hajmi manipulyatorning eng katta tashqi o’lchamlarini belgilab beradi.
Manipulyator changalining ob’ekt bilan bog’liq bo’lgan amallarni bajarishi mumkin bo’lgan muxit xizmat ko’rsatish doirasi deb ataladi.
Manipulyatorning ish doirasi uning strukturasi va qo’zg’aluvchanligi orqali ifodalanadi.
Agar manipulyator yopiq kinematik zanjir hosil qilsa, u holda uning qo’zg’aluvchanligi fazodagi holatini belgilaydigan umumlashgan koordinatalar soni bog’liq bo’ladi va quyidagicha aniqlanadi
Sanoat robotlaridagi manipulyatorlar asosan ochiq kinematik zanjir hosil qiladi va uning qo’zhaluvchanligi quyidagicha aniqlanadi
Masalani yanada tushanarli bo’lishi uchun, odamning qo’l mexanizmiga to’g’ri keladigan manipulyator strukturaviy sxemasini ko’rib chiqamiz (18.3-rasm). rasmda keltirilgan sxemaga ko’ra, qo’zg’almas bo’g’in (elka) 0 bilan 1-bo’g’in (elka suyagi) A nuqtada, 2-bo’g’in 3-bo’g’in (panja) bilan C nuqtada uch o’q bo’ylab harakatlanuvchi sharli sharnir yordamida birikib kinematik juflik hosil qilgan. B nuqtada esa 1-bo’g’in bilan 2-bo’g’in (bilak) bitta o’q bo’ylab harakatlanadigan sharnir yordamida birikkan.
18.3-расм.
Demak, ushbu manipulyatorda ikkita 3-sinf (P3) va bitta 5-sinf (P5) kinematik juftlik mavjud. 18.3-rasmda keltirilgan manipulyator ochiq kinematik zanjir bo’lganligi sababli uning qo’zg’aluvchanligini yuqoridagi ifoda orqali aniqlaymiz, ya’ni
Agar manipulyatorni fazoviy mexaniz sifatida qaralsa, u holda Somov-Malishev formulasi yordamida uning qo’zg’aluvchanlig quyidagicha aniqlanadi
bu yerda n- qo’zg’aluvchi bo’g’inlar soni (n=3).
Ochiq kinematik zanjirning qo’zg’aluvchan zvenolar soni n har doim kinematik juftlar soniga teng bo’ladi. Ko’rib chiqilayotgan manipulyator uchun tekshiramiz, ya’ni
Demak, 5.21-rasmda keltirilgan manipulyatorning qo’zg’aluvchanlig 7 ta bo’lganligi sababli uning fazodagi holatini belgilaydigan umumlashgan koordinatalar soni ham 7 ta bo’ladi.
Manipulyatorlarda har qaysi bo’g’in yetakchi bo’lishi mumkin va ular mustaqil ravishda bir-biriga bog’liq bo’lmagan holatda harakatlana oladi.
