Roboty mobilne

zaasYi’:' ::a tj kcve; PCL-rTSCi-rurKT ś l ą s k i e j Seria: 'AUTOMATYKA z. 56

______ 1980

N r kol. 652

Bogdan Leszek Górbiel

Przemysłowy instytut Automatykj. t Pomiarów

ROBOTY M O B I L N E

Streszczenie. W r ef eracie o mówjono,na przykładzie robo ta iRb-60, korzyści płynące z nada ni a robotowi mobilności.Sklasyfikowano w y s t ę p u ­

jące r o związania konstrukcyjne u k ła d ów d r og owych przemysłowych robotów u ni we rs al n yc h i krótko je opisano. N i e podważając dominującej roli s il­

n ik ów ele kt ry cz n yc h jako n a p ę d ó w u k ł a d ó w d ro gowych zapr op on o wa no kilka z estawów opar ty ch na p ne u ma ty cz n yc h członach wykonaw cz y ch , które w p e r ­ s pe ktywie p o w in ny ode gr ać w i ę k s z ą rolę ze w z g l ę d u n a ich zalet y e ko n o­

miczne i te c hn ic zn e (niższy c i ę ż a r i koszt, m n i e js z e zużycie mocy).

i. V/prowadzenie.

R obot mobilny ¿mogący przemieszczać się wraz z podstawą)1 powstaje przez dołączenie układu drogowego £ np. w ó z k a jezdnego) do r o b ot a z nieruchoma podstawą.

M obilność robo ta ro zszerza strefę manipulacyjną, u m o ż l iw i a lepsze w y k o ­ rzystanie czasu pracy r ob o ta oraz eliminuje k in e matyczne ograniczenia r o b o ­ ta.

Korzyści płynące z n a d a n i a robotowi mobilności zilustruje przykład r o ­ bota IRb-60.

Obszar pracy r o bo ta IRb-60 jest w przybliżeniu to r oi de m o we wn ę t r z n y m promieniu 1,1m i przekroju e l iptycznym o średnicy poziomej 1,1m i średnicy pionowej 1,9m. Ten s a m robo t, w p ołączeniu z w ó z k i e m jezdnym,może pracować w obszarze zw iększonym o d w a tunele ¿długości 2 0 m każdy), łą c zą ce połówki toro idu.

R obot IRb-60, pracując w gniezdzie, może obsłużyć dwie lub trzy o b r a ­ biarki. Po uzyskaniu mobilności może obsługiwać obrabiarki ustawione po obu stronach linii długości kilkunastu metrów, a wię c może obsługiwać sześć, osiem obrabiarek, przy cz ym łatwiej jest rozwiązać transport de t al f»odpro­

w adzenie wiórów, d oprowadzenie instalacji, i obsługę craz konserwację maszyn.

Lini ow e ustawienie m a szyn pozwala zachować strukturę hali przemysłowej identyczną, jak przed robotyzacją, ze wszystkimi zaletami, jak: dobra w y k o ­ rzystani e powierzchni, łatwy dostęp do .rażdego punktu hali itp. Przy p e w ­ n yc h typach o brabiarek możliwe jest u sy tu ow a ni e robota z tyłu, co pozwala na szybkie przejście n a ręczną obsługę m a szyn £ strefa z przodu'pozostaje nie zmieniona, d os tosowana do obsługi przez człowieka).

.Kinematyczne, .ograni ożeni a.ruchów .robota iRb-óG.wynikają z przegubowej

116

struktury zestawu podstawowego, a ściślej ze związania ra mion parami o b r o ­ towymi klasy piątej ( dolne ramię z k o r pu se m i górne ramię z dolnym r a m i e - ’ niem) . W wyniku takiego rozwiązania dostęp do w n ę k {'zamkniętych od góry i z boku), głębszych niż długość uchwytu, możliwy jest jedynie w w ą s k i m pasie,

’ gdy ramię górne i w nęka są w przybliżeniu prostopadłe do powierzchni toroi- du. Mobilny robot ma łatwe dojście do w n ę k i możliwość dostępu do nic h z różnych kierunków.

2. Układy aro gowe p rzemysłowych robotów uniwers a ln yc h

Klasyfikację występujących ro związań konstrukcyjnych zestawiono w tabli­

cy 1. Zwraca uwagę wykorzystanie, prawie w e w szyst ki ch r oz w iązaniach,silni­

k a elektrycznego jako elementu napędowego układ ó w drogowych. Jakkolwiek nie wydaje się,aby silniki elektryczne straciły swoją dominującą rolę, to jed­

n ak względy ekonomiczne i techniczne {niż s zy ciężar i koszt,mniejsze z u ż y ­ cie mocy) przemawiają za szerszym wp r ow a d z a n i e m w ich miejsce specjalnych .odmian siłowników pneumatycznych. W tablicy 2 przedstawiono zestawy, które

mogą być zastosowane jako u k ł a dy drogow.e przemysłowych, uniwersalnych robo- -tów mobilnych.

T a b li c a 1

Kapsd Przekładnia Zapewnienie ruchu Przykłady

Tradycyjny sil­

nik elektryczny Tradycyjny sil­

ni i: elaktryczny

Tradycyjny sil­

nik elektryczny

Tradycyjny sil­

nik elektryczny

Silnik elektry­

czny l i n i o w y '

Silnik elektry­

czny liniowy *' Siłownik pneuma­

tyczny

Siłownik p n eu m a­

tyczny

Przekładnia z ębata Przekładnia z ębata

Przekładnia zębata

Przekładnia z ębata

Bez p r z ek ła ­ dni

Bez przekła­

dni

Bez przekła­

dni

Przekładnia wjeiokrążko- wa

Szyny+koła napędzane

Szyny+koła nośne+zę- batka n a całej dłu.-, gości szyn

K o ł a ogumi one+układ skręcania kół

Gąsienice

P oduszka powietrzna +boccne prowadnice

Magnesy stałe+boczne prowadnice -

Szyny+koła n ośne

Szyny+koła nośne

W ó z e k TRb-60, lRb-6 i.

PR-02 konstr. M E R A - PtAI 'Wózek iRb-6 firmy ASEA

R ob ot samonawigacyjny konstr.Jet Propulsion Laboratory

Robot bior ąc y ud z i a ł w u suwaniu skutków awarii w E l e k t r o w n i •Atomowej w H ar risburgu w 1979 r.

Eksperymentalne wózki' samojezdne prezentowane n a wystawie TRAHSPO-72 Eksperymentalne wózki samojezdne firmy Krupp

■Wózek robota TRb-6 w Vasteras

Wó z ek robot a PR-02 k o n ­ strukcji MERA-PrAP

"■'Silnik elektryczny liniowy, w niektórych r o związaniach jest zastępowany tradycyjnym silnikiem elektrycznym z przekładnią zębatą.

Robot;; mdb'flne 117

T a bl ic a d

Napęd S a p e w n1 e n1e ru chu Uwagi

Siłownik p n e u m a t y ­ czny z w ę ż e m g i ę t ­ k im zaciśniętym rolkami

Siłowni?: kroczący

S i łown 1 k z elss ty - cznym tłoczyskiem

S zyny+koła nośne ('szyny stanowią e le­

ment konstrukcyjny siłbWnika/

Prowadnice lub szyny + ko ła nośne

Szyny + koł a nośne

Sk o k siłownika:dowolnie dłu gi .M a ­ ły c ię żar.Niski koszt produkcji m aso w ej .D uż a prędkość.Żywotność:

10 cykli.Eksperymentalne siło w ni ­ ki produkcji angielskiej.

Ruch pulsac y jn y /skoki o stałej d łu gości/.Zbędne u rz ą dz en ia poz y­

cjonujące -blokujące

Maksym al n y skok p r odukowanych s i ­ ł owników tego t y p u : 18m, przy ś r e d ­ n i c a c h wew nę t rz ny ch cylindra od

2 , 5cm do 2 0 c m . Ż y w o t n o ś ć : 10°cykli.

5. Opis tynowych rozwiązań układów drogowych.

3.1,W ó z e k jezdny firny AS EA robota •'■Rb-6 a n e t e c h n i c z n e :

długość drogi jazdy:1,3m, 3,3m. lub 5,3m maksymalna prędkość: 0,68m/s

przyśpieszenie: im/s

rozdziel cz oś ć / droga pr og ramowana w sposób ciągły,jak w s z y st k ie ruchy r o b o ­ ta^ : 0, 08mm

p owtarzalność przy przegubie uchwytu dla zestawu robot+wózek: m a r - 0 ,5 m m /praktyczni e i 0,3ms^.

R o z w i ą z a n i a k o n s t r u k c y j n e

2 punktu w i d z e m a konstrukcji,najbardziej istotnymi elementami są: kabel łączący ro bo t z szafą sterującą, tor jezdny ł zespół rolek. Kabel łączący robot z szafą sterującą m a ko n strukcję chrząstkową, k tó ra u m o ż l i w i a z gi n a­

nie tylko w pobliżu punktu zamocowania. N i e w i e l k a długość toru jezdnego t specjalny typ k a b l a zapewnia prawidłowe_ jego uk ła d an ie się przy poruszaniu

Rys. I P r z e k r ó j p o p r z e c z n y w ó z k a je z d n e g o r o b o ta I R b - 6

118 Bogdan Leszek G o r o i el

Prostoliniowy ruc h w ó z k a z r o b ot em um oż liwia tor jezdny frys. 1.J. J)o ławy fundamentowej są przymocowane na stełe k ą t o w n i k i ,a do nich są przykręcane, v sposób pozwalający n a ich regulację,nakł a dk i. Zę b at ka jest przykr ę ca na do nakładek przy ich dolnych krawędzi ech, a do 'górnego gniaz d a nak ł ad ek są m o ­ cowane powierzchniowo, u twardzane wałki będące prowadnicami,po których toczą

s J rolki wózka. -

Rozmieszczenie r ol ek w ó z k a jezdnego przedstawiono n a rysunku 2. P ł a s z ­ czyznę poziomującą w ó z e k robo ta w yznac za j ą trzy rolki A poruszające się po' górnej powierzchni wa łk ó w. Zwierciadlanie uło ż on e trzy rolki B :dociskają w a ł e k od dołu,2 boku u niemożliwiając odrywanie p łaszczyzny poziomującej od powierzchni wałków.Kas o wa ni e luzów b o c zn y ch zapewnia sprężyna dociskająca rolkę B-1 do szyny.

R o b o t I R b - 6

ó i e k r o b o l a

R ys. 2. R o z m ie s z c z e n ie r o l e k w ó zk a je z d n e g o . A .B .B -1 - r o l k i p ro w a d z ą c e

'Rototy mobilne 119

3 . 2 . '.'yózkł Jezdne robot ów TRb-60, TRb-6 i PR-02 konstrukcji- ME RA -P T AP P o z y c j o n o w a n i e

Ze w z g l ę d ó w ekonomicznych,-technicznyoh,technologicznych i eksploatacyjnych .zaprojektowano skokowe sterowanie w ó z k a , p r z y w y k o r zy st a ni u programowalnych sygnałów w y jś ci o w y c h przezn a cz on yc h do s terowania obw od ów zewnętrznych. To r oz wi ą z a n i e daje dwie k o r zy śc i. P ie rw sz ą Jest eliminowanie zębatki, co czynt k on strukcję tańszą,prostszą t e ch no logicznie t bardziej niezawodną w ek splo­

atacji- ( pr ec y z y j n a z ębatka,będąc z ew n ęt rz ną częścią r o bo ta ,n a ra żo ną n a b e z ­ p o ś r e dn ie działanie jego środowiska pracy,jest po te nc j a l n y m źródłem awarii/

D rugą jest po zostawienie możli wo śc i m o n t o w a n i a n a robocie zespołu z a p e w n i a ­ jącego mu dodatkowy (szósty/ stopień sw obody.Konsekwencją przyjętego r o z ­ w i ą z a n i a jest bezpośredni napęd rolek i b lo k ow an ie w ó z k a zatr za sk ie m k l i n o ­ w y m przy użyc iu siłownika pneumatycznego.

D a n e . t e c h n i c z n e :

dług oś ć drogi jazdy: do 2 0 m ( to r w o dc i nk ac h 2n/

pręd ko ś ć ( trzy poziomy/: 0,1m/s, 0,5m/s, 1m/s przyspieszenie: około 0 ,7 m/ s2

H a rysu n ku 3 pokazano rozw ią za n ie u k ł ad u szyn p r o wa dz ąc y ch w ó z k a r o bota T Rb -6 0. R ozmieszczenie rolek (A,B,B-1/ jest i d e n t y c z n e . jdk w wózkii r ob o ta TRb-6.Zmianie u l e g ł kszt ał t szyny.W miejs ce okrągłego w a ł k a wprow a dz on o szy­

ny o przekroju prostokąta,z jednym ś c i ę ty m r o g i e m . Z mn ie j sz a to naciski jed­

nostkowe, pozwalając obniżyć w y m a g a n ą twardość p o w i er zc h ni ,a w i ę c u prościć technologię w y k o n a n i a szyn i r o le k. S po só b m o c o w a n i a szyn do podłoża za p o ­ średni ct w em k ąt ow n ik ów i n akładek u l e g ł modyfikacji ( r y s . 3 / .Wprowadzono d o ­ datkowe śruby regulacyj ne , us ta la j ąc w y s ok oś ć \ - us ta wi e ni a nakład ek , a

•więc u m o żl iw ia j ąc poziomowanie szyny,przez co zost an ą r oz luźnione ostre w y ­ maga ni a co do płaskości ławy f u nd am en t owej.Bezpośrednio do szyn b ę d ą przymo­

cowane gniazda z atrzasków klinowych.

R oz wi ą za ni e kon st ru k cy jn e p r o wa dz e ni a k a b l a łączącego robot z szafą ste­

rowa ni a pokazano n a rysunku 4.Kabel jest p rowadzony u dołu pod w ó z k i e m , p o ­ między s zy nami.Prowadzenie k a b l a za pe w ni a w ó z e k z r o l k a m i ,które spełniają zarówno rolę t r an sportera rolkowego,po k t ó r y m p r ze ta cz a się k a b e l , j a k . r ó w ­ nież pr zeciwdziałają zginaniu się kabla .R rz y m ak sy ma l ni e d ł u gi m kablu o f e ­ r o w an y m przez firmę A S E A (15mJ jest możl iw y do u z y s k a n i a 20-metrowy ru ch robota. V! u z a s a dn io ny c h przypa dk ac h jest możliwe zw i ększenie długości drogi jazdy. J ak potwierdzili konsultanci firmy ASEA, zwiększenie długości kabla .w ym a ga przeb ad a ni a go pod k ą t e m g r za ni a się k a b l a elektrycznego i w p ł yw u

sprzężeń między przew od ow y ch n a zakłó ce n ia sygnałów.

3.3. Ro boty autonomiczne

Roboty a ut o nomiczne charakteryzują się w ł a s n y m źródłem z a s i l a n i a . W y e l ’- minowanie szyn pr ow adzących i kebt:i łą c zących pozwala n a dowo ln e wydłużenie, trasy r obota i oderwanie się od ruchu posuwisto-zwrotnego.

120

Prow adn ica

N a k lo d k a ,

Ś r u b a reg utacym a u s ta la ją c a wysokość

K ą to w n ik

Ł a w a fu n d a m e n to w a

y y / / / / / / A

R y s Ł P ro w a d z e n ie k a b la w w ó z k u r o b o ta I R b - G O

R o b o t y mobilne 121

najprostszymi robotami autonomicznymi są w óz ki samojezdne wy wo dz ąc e się z w ó z kó w ak um u la to ro w ych,używanych w transporcie w e wn ąt r zz ak ła d ow ym ,P o tr ze ­ b a rozwoju tego typu transportu powstała przy or ganizowaniu montażu w s y s ­ t em ie elastycznym, z z achowaniem g ł ó wn yc h cech produkcji potokowej. Mont a ż v; systemie elastycznym u mo żl i wi a robotnikowi pracę w d o g o dn y m d l a niego t em pi e, a wi ęc p o z w a l a n a pełne w y k or z ys ta ni e jego indywidualnych możliwości.

U p ra cowników montażu zmniejsza się n apięcie wyw oł an e konieczn oś c ią d o p a s o ­ w an ia się do narzuconego rytmu linii oraz p oprawia się jakość ich pracy/ w

■indyw i dualnych p rz y pa dk ac h mają czas n a wy ko n an ie d odatkowych czynności £ je­

żeli- zajdzie taka potrzeba? .

S t e r o w a n i e w ó z k a m i s a m o j e z d n y m i

W óz ek jest zasilany z baterii aku m ul at or ó w /dla w ó z k a HITAC HI 200 A h d l a na­

p ęd u, 24 Ah d l a u kł ad u kierowania/ p r ą d e m o napięciu 24 lub 36 V /m oc s il ni ­ ka napędzającego d l a w ó z k a HlTAC HT 300 W,moc siln ik a układu k ierowania 100V/, M ar szrutę ruchu w ó z k a wyznacza przewo dn ik zasilany p r ą d e m f z a w y j ą t k i e m fi r­

my HITACHI)' o częstotliwości kilku k Hz ,ułożony w kana l e poniżej poziomu p o ­ d ł o g i . Auto ma t yc zn a stabilizacja kursu w z d ł u ż przewodnika jest realizowana.' przy użyciu d wóch - czujników indukcyjnych zamonto wa ny c h n a w óz ku .P r zy z e j ­ ściu w bok z trasy powstaje r ó ż ni c a w W ielkości impulsów wyt wa rz a ny ch przez czujniki i ta różnica.poprzez wzmacnia-cz, jest prz ek az y wa na do mechanizmu kierowania.który koryguje u s ta wi en i e k ół ,a w ó z e k powraca n a trasę.Jeśli mar­

szruta wó z k a jest jednoobwodowa,to w ys tarczy w y ko rz ys t ać jedną c z ęstotli­

wość/przy tra sa c h złożonych wykor z ys tu je się.sy st em wielu częstotliwości pracy.istnieją sy st emy,w których zasilanie w i e l o o b wo d ow yc h tras jest zreali­

zowane tylko przy u życiu jednej c zę s to tliwości,ale wówczas n a rozjazdach u s t a w i a się aut om at y cz ne komutatory.

Kierow an i e wózkami elektrycznymi realizuje się tak w ręcznym, jak i a u t o ­ ma t yc zn ym reżimie pr ac y .P rz y pracy automatycznej rozpo cz ęc i e programu i p o ­ czątkowy ru ch w óz ka elektrycznego jest sterov.any nadajnikami zasilającymi d od atkowe specjalne przewod y, w k t ó r y c h wyko r zy st uj e się częstotliwość różna

b'd częstotliwości prądu podstawowego przewodnika.

. Odmienną.bardziej elastyczną koncepcję sterowan;a w ó z k i e m zrealizowała

|tirma HtTACHt.Wó ze k samojezdny jest wy po sa ż on y w czujniki optyczne,które wy-

■¡krywają aluminiową_ lub stalową ta śm ę ,p oł oż o ną bezpośrednio n a p o dłodze i wy­

z n a c z a j ą c ą t rasę.Szerokość taśmy w y s t ar cz a do przeste r ow an ia dwóch czujni­

k ów f o to elektrycznych,a w m ie jscach zatrzym yw an ia się /stację/ szerokość .tasiąy zwiększa się tak,że przesterowuje o na trzy czujniki fotoelektryczne.W

miejscach rozgałęzień /sekcje/ taśma przesterowuje 5 czujników fotoelektry- eznych.Pozostałe z jedenastu czujników f ot oe lektrycznych zapewniają w y t w o ­ rzenie sygnałów, k o re kcyjnych w wy p a dk u zboczenia w ó z k a z trasy.Bezspornymi

zaletami r o z w i ą z a n i a HITACHI jest łatwość instalowania nowej trasy (bez ż a ­ d n y c h prac budowlanych^ i łatwość zmiany kształtu, już istniejącej trasy.-

D u ż y iiacisk w e wszystkićh-łconst r u k e jach-wózków— samo j ezdnych-4 e s t . .połcżo.-.

122 Bogdan Leszek O ó i-b ie l

ny na zapewnienie b ez pleczeństwa ludzi i p rzedmiotów,mogących dostać s'ę w strefę działania wózka.Wózki są '-wyposażone w bufor}' z czujnikami w y ł ą c z a j ą ­ cymi zasilanie w przypadJcu zetknięcia się z przeszkodą.oraz są zabudowane tak,aby prześwit pomiędzy w ó z k i e m i pod ł og ą nie pozwolił n a przejechanie przeszkody.

Rozwiązania takie narzucają ostre w y m a g an i a co do płaskości podłogi, po której poruszają się w óz ki . Jednocześnie u m oż li wi a ją w y k o r z ys ty wa n ie pasa trasy wó zka.do przechodzenia ludzi, t przejazdu pojazdów ft a k zwane stref}’

żółte,na których nie wolno się z atrzymywać,ale jest dozwolony po n i c h ruch przy zachowaniu dużej ostrożności).

R o b o t y s a m o n a w i g a c y j n e

Autonomiczne samonawigacyjne roboty roz w ij an e są z m yślą o użyciu ich w n i e ­ r ozp o zn an ym terenie,głównie do obserwacji środowisko,pobierania próbek i p rzenoszenia ładunków.Wspólną cechą.konstrukcji am erykańskich i opisywanych w literaturze r a dzieckiej modeli jest wyposa ż en ie w system:/ w iz yj n e , d a l m i e ­ rze oraz układ y analizy s y t u a c j5,p oz walające n a p o de jmowanie decyzji o w y ­ borze najkrótszej marszruty,umożliwiającej osiągnięcie zadanego celu w w a- trunkach, gdy początkówe informacje o terenie n ie są p eł n e i na bieżąco są u -

zupełniane poprzez nanos ze ni e w y k r y ty c h przeszkód.Roboty samonawigacyjne w ykonywane są w dwóch odmianach podwozi:samo c hódowym i gąs f enjcowynąw zależ­

ności od charakterystyki terenu,w j ak i m m a być u ż y w an y rob ot . Ró żn ic a sp rowa­

dza się do układu kierowani a. K ierowanie r o b o t e m n a g ąs ienicach po lega n a

^lokowaniu jednej gą sienicy,a nie n a skręcaniu kół.

4 . nóżki poruszające się n a poduszce powietrznej

Pr z yk ł a d e m tu b ęd zi e w ó z e k r o b o t a iRb-60,używany do po lerowania dużyc h płaszczyzn.

p a n e t e c h n i c z n e ;

długość trasy: 2 0 m ; prędkość: 0,7m / s ; dokładność: £5 do 10mm ; pozycjonowanie: bolce centrujące.

R o z w i ą z a n i e k o n s t r u k c y j n e

Konstrukcja wóz ka przesuwającego r o bo t jest o parta n a m od uł ow y m systemie urządzeń t ra n sp ortowych,wykorzystującym poduszkę p ow i et rz ną do z r ów no w a ż e ­ n i a ciężaru ładunku.Przesuwanie się r o bo t a w ż ą d a n y m k ierunku zap ew ni a zes->

pół rolek toczących się po st a lo wy m płaskow n ik u, sp e łn ia ją c ym rolę p r o w a d n i ­ c y . H a prowadnicy w ż ądanych mi e j sc ac h moąuje się gniaz da b lo kady,w k t ó r y ch -wózek centruje się po dojściu n a p o z y c j ę .zatrzymania.Ograniczone z a s t os o­

w a n i e w óz k ów z p o duszką powietrzną jest w y n i k i e m efektu "burzy piaskowej", powstającej przy r uchu robota.

3.5.Wózki przesuwające się n a poduszce magnetycznej

Jakkolwiek wy korzystanie poduszki magnetycznej do zapew n ie ni a robotowi mobilności, nie jest celem prac badawczych prowadzonych przez firmę Pried, K rupp z R U T ,która od początku lat siedemdziesiątych podejmuje próby zbudo-

RObOty m o b i l n e

W an ia urz ą dz eń transportowych porusza ją cy c h się na poduszce magnetycznej wyl- twarzanej przez magnesy stałe, jednak p a le t a p okazana n a Targach w H a n n o w e - 1 bze w 1972 roku spełnia stawiane p o d w oz io m robotów mo bi ln y ch wymagania.

D a n e t e c h n i c z n e ;

udźwig: 120 k g , ciężar własny: 200 k g , wymiary: 1,2x1,2 m ,"

prędkość max: 1,2 m/s , wymiary toru-eltpsa o średnicach: 12 < 6 m.

R o z w i ą z a n i e k o n s t r u k c y j n e

Pole magnetyczne wytwarz a ją ceramiczne magnesy stałe. Rolkł prowadzące z boku zapewniają p oruszanie się po wyznaczonej trasie, a silnik liniowy w y ­ musza r u c h wzdłuż trasy.

3.6.kózki napędzane siłownikami pneumatycznymi

Siłowniki pneumatyczne, w yk orzystywane do nada ni a mobilności robotowi, cechuje duży skok (do 2 m ) przy niewielkiej średnicy cylindra (od kilkudzie­

sięciu m ilimetrów ), zdeterminowanej przez sztywność tłoczyska. N a za si l aj ą­

cych końcó wk ac h obu k omór są zainstalowane tłumiki zmniejszające prędkość ruchu w ó z k a przy dochodzeniu do pozycji krańcowych. Ze w z g lę d u na niewielki W stosunku do potrzeb skok siłownika, zachodzi k on 'eczność stosowania p r z e ­ kładni zw i el ok ra tnłających skok /np. opa r ty ch n a działaniu wielokrążka).

4 . Pneumatyczne człony wykonawcze, k t ór e mogą znaleźć zastosowanie przy realizacji napędu r o b o tó w mobilnych:-

Potrzeba poszukiwań n o wy ch rozwiązań ukła dó w drogowych w y n ik a z n a s t ę p u ­ jących przesłanek:

i- masowa produkcja rob ot ó w w y ma g ać będzie zweryflicowania konstrukcji pod k a ­ tem ekonomiczności w n o w y c h w a r u n ka ch wytwarzania,

- pojawiająca się tendencja wp ro wa d z a n i a lżejszych robotów wywierać będzie hacisk n a minimalizację ciężaru elementów ko ns t rukcyjnych robota,

r u po wszechnłający stę r achunek całkowitych kosztów wy tw ar z a n i a wyrobu r e a ­ lizującego daną funkcję, eliminować będzi e elementy ko nstrukcyjne w y n i k a j ą ­ ce niejako z tradycji.

Podane w tablicy 2 zestawy oparte na specjalnych odmianach siłowników p n e u ma ­ tycznych stanowią p ropozycję nletradycyjnej realizacji napędóv.' robotów m o b i ­ lnych. Poniższe krót ki e omówienie r o zw ią za ń konst ru kc yj n yc h siłowników p n e u ­ matycznych zestawionych w tablicy 2 obr a zu je możliwości- poszczególnych o d ­ mian.

C y l i n d r y ' p e r y s t a l r y c z n e

Cylindry perystaltyczne £ p e r l a t a l i 1kos z greki - ugniatający/ zapożvczy- ły swą n a z w ę od terminu fizjologicznego ^oznaczającego ruch-robaczkowy je­

lit, żołądka i innych nar zą dó w u kł ad u trawiennego zależny od skurczu ich m ę ś m , powodujący pr z esuwanie się m a z g i pokarmowej/. P o d st aw o wy m e lemen­

tem cylindra peryotaltycznego jest cienkościenny wąż elastyczny, zaciśnięty rolkami związanym-' z wózkiem. V.'ąż zakończony jest z obu stron d e nk am i , w y po-

'T24'

¿ ¿ M i i

/ / s s / / / / s s y r / T r 7 7

i

S ło w n ik k ro czą c *

aaźonyńł w'końc ów k i doprowadzające powietrze. Po podaniu ciśnienia do jed­

nej z. dwóch powstałych w ten sposób komór, w wyniku jednostronnej siły n a ­ paru powietrza na rolki zaciskające wąż, wy mu sz on y jest ruch w óz ka jezdne­

go, z u mocowanym na ntm ciężarem.

C ylinder p e r y s la lty c z n y

C ylind er z elastycznym lloczyskiem

R y s . 5. S i ł o w n i k i p n e u m a t y c z n e*

Duże nadzieje, jakie w i ąż e sł z c;;li:,.raml perystalzycznymł, w ynikają z n a ­ stępujących zalet:

najniższy koszt wykonania spośród wszystkich członów w yk onawczych (gdy Skok zawiera st: w przedziale or jeanęgo do k i l k u n a s tu m»r.-ów)

- możliwość u zy sk i wa ni a dłu gi ch skoków przy niewielkiej średnicy w e w n ę t r z ­ n e j cylindra ł możliwość porusz a ni a się z m as ą dwudziestokrotnie w i ęk s zą od

¡siły w yni k aj ąc ej z pr ze mnożenia świat ła cyl in d ra przez ciśnienie w m m p a ­ n u j ą c e ('ciśnienie r oz r yw aj ąc e wąż 3,35 MPa/

— łatwość u z y s k a n i a łagodnego dojśc ia do pozycji postoju przez przymykanie wylotu z komo ry nte zasilanej w d a n y m cyklu

- m o ż l i w o ś ć uzyskania, w zależności od wymagań, bardzo m a ł y c h p r ę d k o ś c l ( m e występuje tarcie spoczynkowe w uszczelkach/ lub bardzo d użych prędkości ^tar­

cie rolek nie jest tak duże, jak u s z c ze le k w typowym cylindrze, co n te d o ­ puszcza do zniszczenia termicznego/.

S i ł o v/ n i k ł k r o c z ą c e

Kons tr u kc ja siłownika kroczącego jest r o z w i m ę c t e m zwykłego siłownika idwupołożeniowego, w y p o sa ż on eg o w dwa sterowane chwytaki. Siłownik charakte-:

.ryzuje się prze lo t ow ym otwor e m wz dłuż jego osi, co pozwala n a mocowanie go n a prowadnicy, którą jednocześnie obejmują chwytaki zaciskające się na niej

przy pozycjonowaniu.

C y l i n d e r p n e u m a t y c z n y z g i ę t k i m t ł o c z y s k i e m

Kabel w otulinie nylonowej zamiast tłoczyska u m o ż l i w i a budowę siłowni­

ków o bardzo d u ż y m skoku przy m a ł y c h średnicach cylindra. Jednocześnie ule-,

■ga skróceniu prawie o połowę miejsce"”żSjmbwane przez tradycyjny siłownik, a w ye li m i n o w a ń te konieczności łoży sk o wa ni a długiego tłoczyska znacznie zmniej­

sza ciężar. Konstru kc y jn ie cylinder pneumatyczny z gię tk tm tłoczyskiem skła-

;óa się z rury wy ko nanej z brązu, stali- lub laminatu epoksydowego, tłoka 1 dwóch głowic w y k o n a n y c h ze stopu a l u m in iu m oraz k ab la w otulinie nylonowej, wykonanej z tolepaiicją('j 0,1 m m n a całej długości. T ło k us z cz elniają gumowe uszczelki typu "U", a tłoczysko gumowe o-rtngł.

¡LITERATURA

ItJ Kltajew.A.S., Sirota B.L., Lemp er t R.S. : Elektritieleżkł s awtomatfcze- sktm up ra w l e n i j e m w sborocznych cechach. M ec h an i z a c j a 1 awtomatfzacja protzwodztwa. 1978, n r 12.

123 Błelenko W.B. ( l inni/ : Adap tt wn aj a sistema uprawieni ja awtonoirnym pod- w i ż n y m robotom. Technt cz es ka j a kibierntetika. 1978, nr 6.

|3J Rees R.G. : Cycle life Extended b y Peristaltik Cylinders. Desi g n E n g i ­ neering. 1978, May.

143 Ando S., M a r u y a m a E. : Un a tt e n d e d Travelling Vehicle Guided by Optical Means, Proceedings o f the 4 th international S ym po s iu m on industrial R o ­ bots. Tokyo, 1974.

15J Thompson A.M. : S e lf -N avigating Robot. M ec h an i c a l Engineering. 1979, August-.

126 B o g d a n L e s z e k Górbiel

nOJtBHLŒttŒ POEOJH

? e 3 » h e

P a c c M O T p e H O , H a n p H M e p e p o b o i a H P 6- 6 0 , noxbsb! BtneKaioaHe c u o a b h k - h o c t h p o C o i a . KjiaccHifiHnHpoBaHO n y i e B u e e n c r e » ! y H H B e p c a x b H H X n p o M u m m e H - H K X p o G o T O B S O M H H H p O P a H H H 3 JtBKTpHHecKOno H p H B O ^ a IlyTeBHX CHCTBMj

n p e m a o x o H O H e c K o m b K O p e m e H H S o c H O B a H H u x n a n p m m m i y n H e s M a T H H e c K H X H c a o x H H i e x b H H X o p r a H O E , K O T o p a e B C y ^ y m e M r o j o s h u c w r p a T Ł nuaaHTejibHyyi pOJIb H 3 3 a HX S K O H O M H V e C K H X H T e X H H V S C K E X flOCTOHHCTB.

M O B H E A B L E R O B O T S

S u m m a r y

T hi s paper presents the benefis c o m i n g f r o m a d di ng a m o b i l i t y to a r obot i n ca se of the IR b-60 robot. T h e structures of the roads' systems f or industrial u n i v er sa l r obots Eire cl assified. Not r e j e c t i n g the d o m i n a t i o n of solutions b a s i n g o n electric motors, several s o l u ­ tions u si ng the pneumatic d r i v e units are proposed. This s o l u t i o n should be persp ec ti v e i n o r de r to their ec on om io s a n d t e c h ni ca l a d v a n ­ tages /r ed u ct io n of weight, c o s t a nd power c o nsumption/.