Механизмы роботов

Роботами называются автоматические машины, которые могут быть или стационарными, или передвижными, и спроектированы по образу и подобию различных живых организмов.

С точки зрения своей конструкции они являются весьма сложными механизмами, в которых на практике реализовываются достижения технического прогресса в таких областях, как электроника, точная механика, оптика, пневмоавтоматика и многое другое.

В практике современного производства роботы используются для того, чтобы осуществлять различные операции по тем программам, которые в них заложены, и которые в большинстве случаев выполняются людьми.

Одной из важнейших характеристик роботов является то, что они оснащены всевозможными датчиками с которых снимается информация о внешней среде и в зависимости от результатов обработки этих данных, корректируют свои действия.

В большинстве случаев роботы состоят из таких частей, как манипуляторы, имеющие несколько степеней свободы, специальных приводов, обеспечивающих их передвижение в пространстве, а также перепрограммируемых устройств управления.

В общем и целом можно считать, что любой современный робот представляет собой ни что иное, как единый, нацеленный на выполнение определенных функций, механизм, состоящее из определенных блоков, каждый из которых имеет свое собственное функциональное назначение.

Несущий корпус робота

Тем основным элементом, в котором располагаются все остальные детали и механизмы любого робота, является его корпус. В большинстве случаев он является также несущей, силовой составляющей всей конструкции, которая предназначается для того, чтобы обеспечить необходимое взаимное расположение всех электрических, кинематических и других звеньев механизмов роботов. Помимо этого корпус во многих случаях является защитой их от воздействия неблагоприятных внешних факторов окружающей среды, повреждений механического характера и т.п. Он может быть как внешним, так и внутренним, и во втором случае он именуется каркасом.

Как правило, корпуса современных роботов изготавливаются из таких материалов, как нержавеющая или обычная конструкционная сталь, а также пластмассы и алюминиевые сплавы. Из последних обычно производятся методом точного литья корпуса, имеющие сложную форму и значительные геометрические размеры. Те корпуса, которые в процессе эксплуатации роботов подвергаются наиболее серьезным механическим нагрузкам, производятся из стали. В местах где требуется размещать несущие электрические системы корпуса изготавливаются из пластмасс.

Валы и оси роботов

В современных механизмах роботов широко используются такие детали, как оси, валы, втулки, штоки, шестерни, цилиндры, рычаги и кулачки.

Для изготовления штоков, осей и валов механизмов роботов используются чаще всего стали Ст40 и Ст45, а также легированные стали 1Х18Н9Т и 40Х. Кроме того, в отдельных случаях они вытачиваются из цветных сплавов. Эти изделия согласно действующим техническим требованиям, по такому параметру, как точность посадочных цилиндрических поверхностей должны соответствовать 6 – 9 квалитету, а в отдельных случаях – 5 квалитету.

Оси и валы механизмов роботов служат для того, чтобы на них устанавливать шкивы, звездочки цепных передач, зубчатые колеса и другие детали вращения. При этом валы, вращаясь, транслируют крутящий момент, а оси, в отличие от них, могут быть как подвижными, так и неподвижными.

И оси, и валы являются широко распространенными элементами, используемыми в конструкции современных роботов. Основной сферой применения осей является соединение рабочих элементов, которые входят в состав механических захватных устройств. Помимо этого они являются наиболее типичными компонентами практически всех механизмов роботов.

Опоры для вращательного и поступательного движения

В качестве опор для валов и осей, которые имеются в конструкции механизмов роботов, служат подшипники. В зависимости от того, какая именно нагрузка на них оказывается, они могут быть упорными, радиальными или радиально-упорными. Кроме того, в зависимости от степени трения они подразделяются на подшипники качения и скольжения.

Направляющие для поступательного движения

Эти конструкции предназначаются для того, чтобы обеспечивать прямолинейное движение тех элементов, которые наличествуют в конструкции механизмов роботов. Их чаще всего можно встретить в манипуляторах промышленного назначения.

Основными составными частями прямолинейных направляющих являются направляющая дорожка и ведомая часть. Что касается направляющих дорожек, то они бывают с трением скольжения и с направляющими качения. Во втором случае движение обеспечивается за счет наличия таких деталей, как ролики, шарики и валы.

Пружины в механизмах роботов

Пружины в механизмах современных промышленных роботов используются для того, чтобы обеспечить демпфирование и ограничить при этом ход различных подвижных звеньев. Кроме того эти детали широко применяются для того, чтобы сглаживать неравномерности, возникающие при трансляции крутящего момента.

Муфты для механизмов роботов

Чтобы должным образом передать мощность от ведущего вала к валу ведомому используются такие конструкции, как муфты.

Те муфты, которые применяются в современных роботах, должны соответствовать общим требованиям, предъявляемым к механизмам такого рода. Им надлежит иметь повышенную надежность, обеспечивать минимально возможные деформации сопряжения, иметь как можно более компактные размеры и небольшую массу. Что касается типа той или иной муфты, используемой в современном роботе, то его выбор зависит от таких факторов, как требуемая точность позиционирования, жесткость конструкции, а также необходимость установки устройств в определенных пространственных положениях и обеспечение доступа к различным узлам и деталям для их обслуживания и ремонта.

Пневматические приводы роботов

Пневматические приводы, используемые в конструкции современных промышленных роботов, – это определенная комбинация неких устройств, которые тесно взаимосвязаны между собой и предназначены для того, чтобы приводить в движение различные рабочие звенья и рабочие органы. Пневматическими приводами оборудуется значительная часть роботов, поскольку они обладают отличными динамическими характеристиками, просты по своей конструкции, имеют высокое быстродействие, обходятся в производстве и эксплуатации недорого, и при этом весьма надежны.

Электромеханические приводы роботов

Основным звеном всех таких приводов является электродвигатель. Он может быть любого из распространенных на сегодняшний день типов: постоянного тока, шаговым, вентильным, асинхронным.

Все приводы, которые используются в современных промышленных роботах, должны соответствовать целому ряду довольно жестких требований относительно таких параметров, как габариты и масса, возможность выдерживать высокие нагрузки, надежность, стоимость и удобство в эксплуатации.