Перемещение звеньев манипулятора обеспечивают так
называемые приводы - аналоги мускулов в руке человека. Приводы являются
источниками механической энергии, нужной для движения "звеньев (рис.
28). Если источником механической энергии служит электродвигатель, то
привод называют электрическим, если таким источником является гидро- или
пневмоцилиндр, то привод называют гидравлическим или пневматическим.
В электропривод, кроме электродвигателя, входят еще редуктор, который
снижает число оборотов электродвигателя и увеличивает усилие,
действующее на манипулятор, и электронная схема управления, которая
регулирует скорость вращения электродвигателя. Этот способ приведения в
действие манипулятора обладает рядом достоинств: не загрязняет
окружающую среду отработанным газом или маслом, относительно малошумен;
к тому же современные полупроводниковые схемы управления дешевы и
надежны в работе. Все эти качества делают электропривод наиболее
перспективным как в настоящем, так и в будущем.
В гидравлическом приводе используется гидроцилиндр. На рисунке 29, а
показана схема такого привода, сообщающего руке робота
возвратно-поступательное движение. Принцип его действия следующий. В
цилиндр 1, в котором находится поршень 2, соединенный с помощью штока с
манипулятором 3, поступает под давлением жидкость (отсюда название -
гидроцилиндр); она-то и заставляет передвигаться поршень, а вместе с ним
руку робота. Направление этого движения определяется тем, в какую часть
цилиндра (в пространство над поршнем или под ним) нагнетается в данный
момент жидкость.
Гидроцилиндр может сообщать манипулятору и вращательное движение.
Обратите внимание на то, как соединен шток гидроцилиндра со звеном руки
робота на рисунке 29,6. В этом случае возвратно-поступательное
перемещение штока вызовет поворот соединенного с ним звена относительно
предыдущего в ту или другую сторону.
Гидравлический привод имеет свои преимущества. Прежде всего это
сравнительно небольшая масса привода, приходящаяся на единицу его
мощности, малая инерционность, высокое быстродействие. Важное свойство
гидропривода - возможность получения с его помощью малой скорости
движения без редуктора и при сохранении плавности перемещения. Благодаря
этим качествам гидропривод получил широкое распространение в мощных
промышленных и других роботах.
Пневматический привод аналогичен гидравлическому; в нем роль двигателя
выполняет пневмоцилиндр, т. е. цилиндр, в котором поршень перемещается
под действием сжатого воздуха. Особенностью пневмопривода является то,
что используемое в нем рабочее вещество - воздух - легко сжимается,
тогда как в гидроцилиндре жидкость практически несжимаема. Вследствие
этого пневмопривод целесообразен лишь для роботов, производящих операции
с мелкими и легкими деталями, например, в технологических процессах
приборостроения, часовой промышленности и пр. Другая причина,
сдерживающая применение роботов с пневмоприводом в цехах заводов,- шум,
которым сопровождается выброс из пневмоцилиндра отработавшего воздуха.
Поэтому в помещениях, где работают люди, нужна специальная дорогостоящая
акустическая защита.
Итак, привод, являясь мускулом манипулятора, приводящим его в движение,
во многом определяет, каков снабженный этим приводом робот: насколько он
силен (какова его грузоподъемность), ловок (как точно он может выполнить
заданное действие), быстр (сколько ему надо на это времени) и др., т. е.
определяет, несомненно, очень важные характеристики робота.
Поэтому изучение и конструирование приводов
выделено в самостоятельную науку: в институтах и конструкторских бюро
разработкой приводов занимаются в специализированных лабораториях и
отделах инженеры-приводники. Они стремятся в наибольшей степени
уменьшить размеры (или, как говорят в технике, габариты) и массу
привода, повысить его быстродействие, улучшить обеспечиваемую им
точность позиционирования (точность попадания рабочего звена
манипулятора в нужное место), увеличить надежность и удобство
эксплуатации, снизить стоимость.
На этом пути они добились уже немалых успехов, например, достигнута
такая точность позиционирования, при которой погрешность подведения
манипулятора к заданному месту составляет всего единицы микрометров, а
быстродействие манипулятора (от которого в первую очередь зависит
производительность труда робота), измеряемое скоростью его перемещения,
может превышать несколько метров в секунду.
Тем не менее здесь имеется широчайшее поле деятельности. И не только в
плане совершенствования уже применяющихся конструкций и улучшения их
характеристик, но и в области разработки новых. Дело в том, что
становление робототехники совершенно естественно началось с применения
наиболее простых и дешевых средств приведения манипуляторов в действие-
с использования пневматического привода. По мере того как роботы
осваивали разнообразные трудовые операции, требовались такие приводы,
которые обеспечивали бы эффективность их работы в новых условиях. В
связи с этим стало расширяться применение и гидравлических, и
электрических приводов. К настоящему времени около 40% роботов имеют
пневматический привод, примерно столько же - гидравлический, и только
20%-электрический, хотя последний хорошо управляем, удобен в
эксплуатации, имеет относительно высокий КПД. Причина сложившегося
положения в том, что электропривод по сравнению с другими имеет худшие
массогабаритные характеристики, т. е. он более тяжел и громоздок, если
обеспечивает такую же, как они, грузоподъемность и скорость перемещения
манипулятора. Однако ценные качества электропривода, особенно
эко-логичность, побуждают искать возможности его более широкого
применения. Заманчивые перспективы в этом отношении открывает прогресс в
создании компактных электродвигателей специально для роботов.
Что же касается тех роботов, которыми уже оснащены промышленные
предприятия, то их обслуживание техниками-эксплуатационниками состоит
прежде всего в контроле за техническим состоянием и исправностью именно
приводов манипуляторов.
