- •Мехатронные и робототехнические системы
- •Введение
- •Глава 1. Предпосылки развития, основные понятия и принципы построения мехатронных устройств
- •Предпосылки развития мехатроники
- •Основные понятия и определения мехатроники
- •Принципы построения, признаки и состав мехатронных систем
- •Глава 2. Применение мехатронных машин
- •2.1. Мобильные мехатронные роботы для инспекции и ремонта подземных трубопроводов
- •2.2. Лазерный робототехнический комплекс
- •2.3. Робототехнический комплекс механообработки
- •2.4. Технологические машины – гексаподы
- •2.5. Транспортные мехатронные средства
- •Глава 3. Структура и принципы интеграции мехатронных систем
- •Глава 4. Проблемы и современные методы управления мехатронными модулями и системами
- •4.1. Принципы построения систем интеллектуального управления в мехатронике
- •4.2. Иерархия управления в мехатронных системах
- •4.3. Системы управления исполнительного уровня
- •4.3.1. Адаптивное регулирование по эталонной модели
- •4.3.2. Нечеткие регуляторы исполнительного уровня
- •4.3.3. Системы управления тактического уровня. Система контурного силового управления технологическим роботом
- •4.3.4. Способы программирования траекторий технологических роботов
- •4.3.5. Интеллектуальные системы управления на основе искусственных нейронных сетей
- •Глава 5. Области применения роботов и робототехнических систем. Классификация промышленных роботов и их технические характеристики
- •5.1. Классификация роботов
- •5.2. Техническая характеристика пр (гост 25378 - 82)
- •Глава 6. Структура, классификация и основы кинематики манипуляционных систем промышленных роботов
- •6.1. Структура манипуляторов промышленных роботов
- •6.2. Переносные и ориентирующие степени подвижности манипулятора
- •6.3. Основы кинематики манипуляторов роботов
- •Положение I-го звена относительно предыдущего (I-1)-го устанавливается с помощью обобщенной координаты qi (рис. 6.6):
- •6.4. Однородные координаты. Матрица перехода 4×4 кинематической пары
- •6.5. Определение ориентации звеньев манипуляторов с использованием углов Эйлера
- •Глава 7. Прямая задача кинематики манипуляторов роботов. Абсолютные скорости и ускорения в манипуляционных системах промышленных роботов
- •7.1. Теоретические вопросы решения прямой задачи
- •7.2. Решение прямой задачи кинематики манипуляторов при позиционном (цикловом) управлении
- •7.3. Определение абсолютных скоростей и ускорений точек и звеньев манипулятора
- •Глава 8. Обратная задача кинематики манипуляторов роботов
- •8.1. Обратная задача кинематики манипуляторов роботов при контурном управлении
- •8.2. Решение обратной задачи кинематики манипуляторов на основе линейной зависимости между абсолютными и обобщенными скоростями (управление по скорости)
- •Глава 9. Динамический синтез и анализ манипуляционных систем промышленных роботов
- •Глава 10. Назначение, состав и классификация робототехнических комплексов
- •10.1. Назначение робототехнических комплексов
- •10.2. Состав и классификация робототехнических комплексов
- •Глава 11. Траектории манипуляторов роботов в составе робототехнических комплексов
- •Компоновка ртк и возможные траектории схвата манипулятора
- •11.2. Анализ местных (частных) траекторий манипулятора
- •11.3. Особенности использования нескольких пр в одном ртк
- •11.4. Межстаночные траектории как функции числа схватов и организации производственной сцены
- •Глава 12. Планирование траекторий схвата манипулятора на основе сплайн – функций
- •12.1. Планирование траекторий при ограниченном числе
- •Опорных точек
- •12.2. Общие случаи планирования траекторий в пространстве обобщенных координат
- •Глава 13. Применение робототизированных технологических комплексов в механообрабатывающем производстве
- •13.1. Требования к технологическим процессам, реализуемым в ртк
- •13.2. Требования к деталям, обрабатываемым в ртк
- •13.3. Требования к технологическому оборудованию, используемому в ртк
- •13.4. Требования к промышленным роботам, включаемым в состав ртк
- •13.5. Требования к вспомогательному и транспортно-накопительному оборудованию, включаемому в ртк
- •13.6. Требования к ртк
- •13.7. Общие характеристики и особенности ртк механообработки
- •Библиографический список
- •Оглавление
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
В. Г. Хомченко, В. Ю. Соломин
Мехатронные и робототехнические системы
Учебное пособие
Омск
Издательство ОмГТУ
2008
УДК 621.865.8
ББК 32.816
Х 76
Рецензенты:
В. А. Григорьев, канд. техн. наук, доцент, зам. генерального директора ОАО «Производственно-торговая компания»;
Ю. П. Котелевский, канд. техн. наук, ген. директор ООО «АДЛ - Омск»
Хомченко, В. Г.
Х 76 Мехатронные и робототехнические системы: учеб. пособие / В. Г. Хомченко, В. Ю. Соломин. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – 160 с.
ISBN 978-5-8149-0626-7
В учебном пособии изложены основы построения мехатронных и робототехнических систем применительно к автоматизированным технологическим процессам машиностроительного производства. Указаны области применения мехатронных и робототехнических устройств, принципы их создания. Уделено внимание классификации промышленных роботов и их манипуляционных систем, а также классификации робототехнических комплексов.
Изложены основные положения кинематики и динамики манипуляционных систем промышленных роботов, проектирования траекторий схвата для различных производственных ситуаций.
Предназначено для студентов специальностей «Автоматизация технологических процессов и производств» и «Мехатроника». Также будет полезно для бакалавров и магистров по направлению подготовки «Автоматизация и управление».
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета.
УДК 621.865.8
ББК 32.816
© Омский государственный
ISBN 978-5-8149-0626-7 технический университет, 2008
Введение
Мехатроника изучает технические системы, агрегаты, машины и комплексы машин различного назначения с компьютерным управлением движением. Главная методологическая идея мехатроники состоит в системном сочетании таких ранее обособленных научно-технических областей, как точная механика, микроэлектроника, электротехника, компьютерное управление и информационные технологии.
В мехатронных системах укрупненно принято выделять три составные части – механическую, электронную и компьютерную, объединение которых посредством интерфейсов и образует систему в целом. Суть мехатронного подхода заключается в тесной взаимосвязи указанных компонент на всех этапах жизненного цикла изделия, начиная со стадии его проектирования и маркетинга и заканчивая производством и эксплуатацией заказчиком.
Интенсивное развитие и широкое распространение в последнее десятилетие мехатронных устройств объясняется их основными преимуществами по сравнению с традиционными средствами автоматизации, к которым следует отнести:
относительно низкую стоимость благодаря высокой степени интеграции, унификации и стандартизации всех элементов и интерфейсов;
высокое качество реализации сложных и точных движений вследствие применения методов интеллектуального управления;
высокую надежность, долговечность и помехозащищенность;
конструктивную компактность модулей (вплоть до миниатюризации в микромашинах);
улучшенные массогабаритные и динамические характеристики машин вследствие упрощения кинематических цепей;
возможность комплексирования функциональных модулей в сложные мехатронные системы и комплексы под конкретные задачи заказчика.
В рамках Государственных научно-технических программ в нашей стране выполнен целый ряд фундаментальных научных исследований, успешных инженерных и производственных разработок по интеграции перечисленных направлений, которые заложили научно-технический потенциал для развития современных мехатронных систем. Созданы серии комплектных электромеханических приводов, встраиваемых в узлы машин. В автоматизированном машиностроении наиболее ярко эта тенденция проявилась в 70–80-х годах прошлого столетия при создании промышленных и специальных роботов, станков с числовым программным управлением, обрабатывающих центров, гибких производственных модулей и систем.