В статье авторы на основе различных классификаций и описаний пытаются обосновать необходимость единой классификации роботов-манипуляторов и предлагают свой вариант классификации роботов-манипуляторов.
Ключевые слова: роботы, манипуляторы, классификация.
В обычной жизни мы можем встретить роботов. Мы так к ним привыкли, что не задумываемся об этом. Погрузчики, эвакуаторы, автоматы по продаже напитков и еды, различные подъемники. Обратившись к открытым источникам — техническим сайтам, можно увидеть, что роботы применяются на производстве, в сельском хозяйстве, в космосе, в сложных или опасных работах для человека. Манипулятор — это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда [1, с.65]
Манипулятор — механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов. Это значение закрепилось за словом с середины XX века, благодаря применению сложных механизмов для манипулирования опасными объектами в атомной промышленности [2].
Под термином «Робот-манипулятор» будем подразумевать доработанное определение с сайта https://education.lego.com/ru-ru/ «Робот — манипулятор— один из видов роботов, которые могут манипулировать(перемещать) предметы с одного заданного места на другое» [3]
На данный момент в литературе не существует единой классификации роботов-манипуляторов, а они применяются повсеместно. Возможно сравнение моделей позволит найти новое применение некоторым видам, позволит упростить или изменить существующие модели.
Простейшие приспособления –помощники появились еще в Древнем Египте и Греции — это простые механизмы.
Зарождение робототехники относится к 1940-м годам и связано оно с развитием атомной энергетики. Вещества, используемые в данной области техники, обладают радиоактивностью, и прямой контакт человека с ними недопустим.
Первый манипулятор создали в национальной лаборатории США. «Была сконструирована машина многоцелевого назначения, способная выполнять те же действия, что и рука человека. В первых конструкциях задающая и исполнительная руки были связаны между собой кинематическими передачами тросового типа так, что звенья исполнительной руки копировали движения звеньев задающей» [10]
Сейчас в производстве роботы-манипуляторы могут использоваться в сложных условиях или при повторяющейся работе. Классификаций существует несколько, но все они не являются достаточно полными. Соберем классификацию используя информацию из различных источников.
Так, по информации с сайта https://top3dshop.ru/blog/manipulator-robots-features-and-applications.html по типу крепления манипуляторы можно разделить на стационарные («наиболее распространенный на рынке тип манипуляторов. Возможен любой тип крепления, например, напольный, потолочный или настенный. Обладают высокой грузоподъёмностью при широком радиусе действия, большом числе степеней свободы и универсальностью») и мобильные.
Сайт https://habr.com/ru/company/top3dshop/blog/403323/ классифицирует манипуляторы по типу применения: «делят на автономных, работающих по заданной программе без участия человека, коллаборативных, работающих вместе с человеком и управляемых непосредственно оператором».
По классификации, применяемой Калитиной О. С. в диссертации «Математическое и программное обеспечение автоматизированного логического проектирования трёхзначных сотовых нейронов» [4, с.13], можно увидеть, что она выделяет: космические, подводные, горные, робототехнические комплексы и системы.
Жеребятьев К. В. в диссертации «Информационно-измерительная система для определения параметров калибровки манипуляторов универсальных промышленных роботов» указывает области применения: «устанавливают заготовки и снимают готовые детали с металлорежущих станков, загружают и разгружают кузнечные и штамповочные прессы, производят зачистку деталей шлифованием и снятие облоев литья, выполняют контактную, дуговую, плазменную, лазерную и лазерную гибридную сварку, лазерную и плазменную резку, гидрорезку, нанесение покрытий мастик, герметиков и клеев, осуществляют сборку изделий» [5, с. 11]
Николаев А. Б. в методическом пособии «Программирование роботов-манипуляторов: методические указания к лабораторным работам» указывает «на два направления» развития систем управления. «Одно …преобразовалось в создание автоматически управляемых промышленных манипуляторов. Второе привело к появлению полуавтоматических биотехнических интерактивных систем, в которых в управлении промышленного робота участвует человек-оператор» [1, с.65]
Антипина Н. В. в диссертации «Достаточные условия оптимальности импульсных процессов и их приложения» вводит для полуавтоматических роботов-манипуляторов термины «однозвенные» и «двузвенные» [5, с.80]
Попов А. В. в диссертации «Разработка и исследование систем комбинированного позиционно-силового управления манипуляторами» указывает, что большинство применяемых сейчас на производстве роботов — это манипуляторы. По фукционалу он вводит такие типы манипуляторов: «промышленные, экстремальные, космические» [6, с. 20]
По информации сайта https://top3dshop.ru/blog/robotic-arm-grippers.html все роботы манипуляторы можно разделить на два типа: «со специализированным эффектором» и с «универсальным» [7]
Из классификации с сайта Лекции [8] добавили классификацию по характеру технологических операций, по типу силового привода, по системе координат манипулятора (рис. 1).
Рис. 1. Классификация манипуляторов
Литература:
- Николаев А. Б. Программирование роботов-манипуляторов: методические указания к лабораторным работам / А. Б. Николаев, С. А. Васюгова. — Красноярск: Научно-инновационный центр, 2015–94 с.
- Михайлычев Н. Как собрать манипулятор из конструктора Лего на основе микропроцессора EV–3 [Электронный ресурс] https://xn--j1ahfl.xnp1ai/library_kids/kak_sobrat_manipulyator_iz_konstruktora_lego_na_o_162016.html
- Учебный курс. Автоматизированные системы на производстве [Электронный ресурс] https://education.lego.com/ru-ru/lessons/ev3-cim/make-a-pick-and-place-robot#
- Калитина О. С. Математическое и программное обеспечение автоматизированного логического проектирования трёхзначных сотовых нейронов: диссертация... кандидата технических наук: 05.13.12 / Калитина Ольга Сергеевна; [Место защиты: Моск. гос. гор. ун-т]. — Москва, 2008. — 161 с.: ил. РГБ ОД, 61:08–5/214 [Электронный ресурс] http://www.dslib.net/avtomat-proektirovanie/matematicheskoe-i-programmnoe-obespechenie-avtomatizirovannogo-logicheskogo.html
- Антипина Н. В. Достаточные условия оптимальности импульсных процессов и их приложения: Дис.... канд. физ.-мат. наук: 01.01.09: Иркутск, 2003 165 c. РГБ ОД, 61:04–1/292 [Электронный ресурс] http://www.dslib.net/diskret-mat/dostatochnye-uslovija-optimalnosti-impulsnyh-processov-i-ih-prilozhenija.html
- Попов А. В. Разработка и исследование систем комбинированного позиционно-силового управления манипуляторами: диссертация... кандидата технических наук: 05.02.05 / Попов Александр Владимирович; [Место защиты: С.-Петерб. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2008.- 126 с.: ил. РГБ ОД, 61 09–5/1020 [Электронный ресурс] http://www.dslib.net/robototex-sistemy/razrabotka-i-issledovanie-sistem-kombinirovannogo-pozicionno-silovogo-upravlenija.html
- Немного истории. Манипуляторы [Электронный ресурс] https://3dbym.ru/2014/01/nemnogo-istorii-manipulyatory/
- Промышленные роботы и манипуляторы. Лекция 19 [Электронный ресурс] http://tmm-umk.bmstu.ru/lectures/lect_19.html
