Лазерный мир

Кожевников М.М., Чумаков О.А., Илюшин И.Э., Юркина А.А. // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, 2021

Перспективным направлением модернизации производственных технологических процессов, использующих лазерную резку металлических заготовок, является создание роботизированных линий, выполняющих операции резки с высокой производительностью и точностью. Современные роботы-манипуляторы с вращательными осями позволяют достаточно эффективно ориентировать инструмент при выполнении операций лазерной резки, однако их широкое внедрение сдерживается низкой эффективностью известных подходов к компоновке роботизированных линий.

Такие подходы основаны на применении типовых конструктивных решений с дальнейшим поиском движений звеньев робота методом проб и ошибок и зачастую не позволяют обеспечить необходимое качество траектории режущего инструмента. В данной работе предложена новая методика оптимизации положения робота-манипулятора относительно контура резки, учитывающая, по сравнению с известными подходами, ограничения на возможности движений режущего инструмента, а также кинематические и геометрические ограничения на движения самого робота.

Предложенная методика основана на кинематической модели робота-манипулятора и режущего инструмента и позволяет найти координаты положения базы робота-манипулятора, при которых он сможет перемещать режущий инструмент вдоль контура резки с минимальным объемом движений всочленениях.

Поиск оптимальных координат положения базы робота-манипулятора производится в два этапа. На первом этапе область допустимых значений координат базы дискретизируется с некоторымшагом, и для каждого дискретного значения ищется траектория, на которой минимизируется объем движений в сочленениях робота. При этом учитываются технологические ограничения на ориентацию режущего инструмента относительно контура резки, а также кинематические и геометрические ограничения на движения робота-манипулятора.

На втором этапе выбирается такая позиция базы, которой соответствует наименьшей объем движения при перемещении технологического инструмента вдоль контура резки. Эффективность использования предложенной методики продемонстрирована на модельных примерах. Методика может быть применена при проектировании новых компоновок роботизированных комплексов лазерной резки металлических заготовок для предприятий машиностроения.

Разработана новая методика оптимизации положения базы робота-манипулятор а, применимая при компоновке роботизированных линий лазерной резки. Предложенная методика, по сравнению с известными подходами, учитывает кинематические и геометрические ограничения на движения робота-манипулятора и режущего инструмента, а также позволяет найти положение робота, при котором режущий инструмент будет перемещаться по контуру резки с минимальным значением критерия объема движений в сочленениях.

Исследование предложенной методики проведено на модельных примерах. С целью оценки эффективности выполнено сравнение качества траекторий движения робота Fanuc 710iC/50 вдоль сглаженных круговых контуров резки с использованием типовой компоновки робототехнического комплекса и компоновки, оптимизированной по предложенной методике. Исследование показало, что применение оптимизированной компоновки позволяет в среднем на 20 % снизить объем движений робота Fanuc 710iC/50 вдоль контура резки по сравнению с типовой компоновкой, полученной методом геометрического моделирования.

Полное содержание статьи: https://cyberleninka.ru/article/n/metodika-optimizatsii-polozheniya-robota-manipulyatora-v-tehnologicheskom-protsesse-lazernoy-rezki/pdf