- •Промышленные роботы
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.2. Перечень видов практических занятий и контроля
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (объем 70 часов) Введение (4 часа)
- •Раздел 1. Устройство и технические характеристики промышленных роботов (20 часов)
- •Тема 1.1. Устройство пр и модульный принцип его построения (8 часов)
- •Тема 1.2. Классификация и характеристики пр (12 часов)
- •Раздел 2. Конструкция промышленных роботов (16 часов)
- •Тема 2.1. Механика манипуляторов пр (8 часов)
- •Тема 2.2. Устройства перемещения пр (4 часа)
- •Тема 2.3. Рабочие устройства пр (4 часа)
- •Раздел 3 . Приводы и системы управления промышленных роботов (16 часов)
- •Тема 3.1. Приводы пр (8 часов)
- •Тема 3.2. Системы управления пр (4 часа)
- •Тема 3.3. Сенсорные средства пр (4 часа)
- •Раздел 4. Робототехнические комплексы (12 часов)
- •Заключение (2 часа)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения
- •2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
- •2.2.3. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины промышленные роботы
- •Раздел 2. Конструкция промышленных роботов
- •2.1. Механика манипуляторов
- •2.3. Рабочие устройства пр
- •2.2. Устройства перемещения пр
- •3.1. Приводы пр
- •3.2.Системы управления пр
- •3.3. Сенсорные средства пр
- •Раздел 4. Робототехнические комплексы
- •Раздел 1. Устройство и технические характеристики промышленных роботов
- •1.1. Устройство пр и модульный принцип его построения
- •1.2. Классификация и характеристики пр
- •Раздел 3. Приводы и системы управления
- •Промышленных роботов
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникативных технологий
- •2.5. Практический блок
- •Лабораторные работы (очно-заочная и заочная формы обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •Библиографический список
- •Опорный конспект Общие указания к изучению дисциплины
- •Введение
- •Раздел 1. Устройство и технические характеристики промышленных роботов
- •1.1. Устройство пр и модульный принцип его построения
- •1.2. Классификация и характеристики пр
- •Раздел 2. Конструкция промышленных роботов
- •2.1. Механика манипуляторов пр
- •2.2. Устройства перемещения пр
- •2.3. Рабочие устройства пр
- •Раздел 3. Приводы и системы управления промышленных роботов
- •3.1. Приводы пр
- •3.2. Системы управления пр
- •3.3. Сенсорные средства пр
- •Раздел 4. Робототехнические комплексы
- •Заключение
- •3.3. Учебное пособие введение
- •Раздел 1. Устройство и технические характеристики промышленных роботов
- •1.1. Устройство пр и модульный принцип его построения
- •1.2. Классификация и характеристики пр
- •1.2.1. Геометро-кинематические характеристики пр
- •1.2.2. Технические характеристики промышленных роботов
- •1.2.3. Классификация промышленных роботов
- •Раздел 2. Конструкция промышленных роботов
- •2.1. Механика манипуляторов пр
- •2.1.1. Задачи механики манипуляторов
- •2.1.2. Кинематический анализ механизма манипулятора
- •2.1.3 Динамика манипуляторов промышленных роботов. Силовой расчет манипулятора
- •2.1.4. Уравновешивание манипуляторов
- •2.2. Устройства перемещения пр
- •2.3. Рабочие устройства пр
- •2.3.1. Захватные устройства пр
- •2.3.2. Технологические инструменты
- •Раздел 3. Приводы и системы управления промышленных роботов
- •3.1. Приводы пр
- •3.1.1. Сравнительная оценка приводов пр
- •3.1.2. Исполнительные и передаточные элементы привода пр
- •3.1.3. Гидравлические приводы промышленных роботов
- •3.1.4. Пневматические приводы промышленных роботов
- •3.1.5. Электроприводы промышленных роботов
- •3.2. Системы управления пр
- •Структура системы программного управления промышленными роботами пр
- •3.3. Сенсорные средства пр
- •3.15. Схема ультразвукового сенсорного устройства
- •Раздел 4. Робототехнические комплексы
- •Заключение
- •3.4. Глоссарий
- •3.5. Технические и программные средства обеспечения дисциплины
- •3.6. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •3.6.1. Лабораторная работа №1 Изучение технических характеристик макета электромеханического робота
- •Содержание отчета
- •3.6.2. Лабораторная работа №2 Проверка характеристик пневматического привода робота на соответствие техническим данным
- •Содержание отчета
- •Задание на практическую работу
- •Порядок выполнения работы
- •Отчет о работе
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Общие указания
- •4.2. Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению
- •4.2.1. Задание на контрольную работу
- •Исходное положение объекта
- •Вторичное положение объекта в позиции переработки машины-автомата
- •4.2.2. Методические указания к выполнению контрольной работы
- •4.3. Текущий контроль Тренировочные тесты Тест №1 (по разделу 1)
- •Тест №2 (по разделу 2)
- •Тест №3 (по разделу 3)
- •Тест №4 (по разделу 4)
- •Правильные ответы на вопросы тренировочных тестов
- •4.4. Итоговый контроль Вопросы для подготовки к зачету
- •Содержание
- •Раздел 1. Устройство и технические характеристики промышленных роботов 20
- •Кульчицкий Александр Александрович Наумова Алла Константиновна Промышленные роботы
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
3.3. Учебное пособие введение
Робототехнические системы являются новым техническим средством комплексной автоматизации производственных процессов, воспроизводящим функции человека. При их использовании можно наиболее полно исключить ручной труд как на вспомогательных, так и на основных технологических операциях, в условиях гибкого производственного процесса.
Слово «робот» происходит от чешского слова «robot» и было введено в употребление чешским писателем Карелом Чапеком в его фантастическом произведении «R. U. R.» (РУР – Россумские универсальные роботы) в начале двадцатого века. Слово «роботикс» (робототехника) придумано мастером научной фантастики, писателем Айзиком Азимовым, в рассказе «Скиталец», появившемся в марте 1942 г. в сборнике «Поразительная научная фантастика». Хотя А. Азимов в то время и не осознавал, но именно тогда впервые появилось в печати слово «робототехника».
Все робототехнические системы можно разделить на следующие классы:
Манипуляционные робототехнические системы;
Мобильные (движущиеся) робототехнические системы;
Информационные и управляющие робототехнические системы.
Мобильные (движущиеся) робототехнические системы представляют собой некоторые платформы (или шасси), перемещением которых управляет автоматика. При этом они, кроме программы маршрута движения, имеют запрограммированную автоматическую адресовку цели, могут автоматически нагружаться и разгружаться. В промышленных цехах они предназначаются для автоматической доставки деталей и инструмента к станкам и от станков на склады.
Информационные и управляющие робототехнические системы представляют собой некоторые комплексы измерительно-информационных и управляющих средств, автоматически производящих сбор, обработку и передачу информации, а также использование ее для формирования различных управляющих сигналов. В промышленных цехах – это системы автоматического контроля и управления для почти безлюдного производственного процесса, комплексно механизированного, в том числе с групповым использованием промышленных роботов.
Манипуляционные робототехнические системы представляют собой манипуляторы (механические руки), движением которых управляет автоматика. В промышленных цехах они предназначаются для автоматической установки деталей и инструмента на станки, их снятия и укладки в тару.
Рассмотрим более подробно этот класс робототехнических систем.
Все манипуляционные системы можно разделить (рис. 1.1):
1) на автоматически действующие роботы, автоматические манипуляторы и роботизированные технологические комплексы (РТК);
2) дистанционно управляемые роботы, манипуляторы и технологические комплексы;
3) ручные, непосредственно связанные с движением рук, а иногда и ног человека.
Автоматически действующие манипуляционные роботы делят на четыре рода: жестковстроенные, программные, адаптивные и «интеллектные». Вместо термина «род» применяют также термин «поколение». Но, поскольку жестковстроенные манипуляторы еще не являются роботами, они представляют собой нулевое («дороботное») поколение.
Программные роботы представляют собой – первое поколение, адаптивные – второе поколение, интеллектные третье поколение.
Охарактеризуем коротко каждое поколение автоматически действующих робототехнических систем.
Манипуляционные
робототехнические системы (роботы,
манипуляторы и РТК)
Рис. 1.1. Классификация манипуляционных робототехнических систем
Жестковстроенные манипуляторы не имеют перестраиваемых программных управляющих устройств. Это механические руки (автооператоры). Они жестко связаны с остальным технологическим оборудованием и подчиняются определенной программе технологического процесса в целом. Их применение, в частности, характерно для замены ручного труда в массовом производстве, например на линиях сборки механизмов на часовых заводах.
Программные роботы (первое поколение роботов) имеют управляемые приводы во всех суставах, и их система управления легко переналаживается на различные ручные операции. Но после каждой переналадки они повторяют многократно одну и ту же жесткую программу в строго определенной обстановке с определенно расположенными предметами. Таково большинство современных промышленных роботов, выполняющих вспомогательные операции у штампов, прессов, станков, литейных машин и т. п. Такой робот будет совершать те же движения, если даже детали и нет на месте. Кроме того, он требует создания технологической оснастки, упорядочивающей положение деталей. Но это сделать не всегда просто, а главное, жесткая оснастка затрудняет переналадку робота на новые операции. Поэтому целесообразнее бывает усложнить систему управления самого робота, т. е. перейти к применению второго поколения роботов.
Второе поколение – адаптивные роботы, т. е. такие, которые могут самостоятельно в большей или меньшей степени ориентироваться в нестрого определенной обстановке, приспосабливаясь к ней.
Для этого их снабжают:
- датчиками, реагирующими на обстановку,
- системой обработки информации от датчиков для выработки сигналов адаптивного управления с целью гибкого изменения программы движения манипулятора в соответствии с фактической обстановкой.
Адаптивные промышленные роботы необходимы во всех случаях, когда трудно создать строго определенную обстановку, при обходе препятствий, при работе с движущимися на конвейере деталями в сборочных операциях, при дуговой сварке, окраске, нанесении покрытий и в других операциях. Адаптивные роботы второго поколения широко разрабатываются и эксплуатируются на производстве.
Третье поколение – интеллектные роботы – имеют более богатое очувствление, с микропроцессорной обработкой информации, распознаванием обстановки, с автоматической выработкой роботом решения о своих дальнейших действиях для выполнения нужных технологических операций в неопределенной или меняющейся обстановке – это роботы с элементами искусственного интеллекта.
Поколения роботов не сменяют друг друга. Каждое из них применяется там, где оно целесообразно.