Хилл П. - Наука и искусство проектирования (1037541), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Такие системы имеют различные названия: Копирующий манипулятор, механическая рука, кибернетическое антропоморфпческое устройство н т. д. Одной из первых попыток сочданют систем такого роцз было создание дистанционных манипуляторов прямолинейного типа, напримор гидромеханического манипулятора фирмы «Дженерал электрик» и электромеханнческого манипулнтора фирмы «Аргоне. Эти системы эффективно копируют обычные движения оператора, выполняя их одповремонно с оператором илн с некоторым запаздыванием; при этом сохраняется шесть степеней свободы, характерпзующих движения человека. Зксттериьтенты подтвердили возможность создания механических устройств, имитирующих двепкення конечяостей н позволяющих поднимать и переносить грузы в 10 — 15 раз тяжелее, чем может поднять человек.
Шагающие машины, подобные а ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ г»АКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 145 Фиг. 5.23. Б! Вгающая машина. изображенной на фиг. 5.23, возможно, когда-либо позволят передвигаться по бездоронгью на местности, где применение существующих транспортных средств невозможно. Поскольку системами, усиливающими возможности человека и выполняющими различные манипуляции, оператор управляет с по»Тощаю движений и путем приложешш некоторых усилий, то необходимо обеспечить пространственное соответствие между конечностями оператора и злементами машины. Однако учета только антропометрических и инженерно-психологических данных, на основе которых были приняты решения о первых конструкциях, уже недостаточно.
Киттематика, динамика и теория управ- лепин системамн тесным образом связаны с биовгеханикой и характеристиками человека. Эти вопросы слабо освещены в литературе (если не считать литературы по протезированию) . Данные, полученные фирмой «Дженерал зчектрик» при выполнении программы «Аполлон» с помощью фото- 1«б ь ч«лоыч«ски«вькгокы и инж«н«кно«пкоакгикозани« графических методов, в ближайшем будущем могут оказаться исключительно полезными при конструировании устройств, имитирующих движения конечностей человека.
На фотографиях с многократной экспозицией прослеживается выполнение ряда заданных операций. Съемка производилась в плоскости, перпендикулярной плоскости «фотоаппарат — оператор», а регистрация двия«ений более чем в одной плоскости выполнялась путем установки двух фотоаппаратов в перпендикулярных плоскостях. Оптическая привязка достигается путем помещения в каждую шарнирную точку (плечо, локоть, запястье, бедро, колено и лодыжка) кружков из люминесцентного материала и соединения этих точек тонкой люминесцентной полоской. Затем оператора фотографируют на черном фоне с постоянной частотой экспозиции (например, з эксперименте, проведенном фирмой «Дженерал электрика, было пять экспозиций в секунду).
Дчя получения пз фотографии данных, которые могут быть использованы конструктором, применялся графический метод анализа. Графики дают представление о количественш1м описании кинематики тела, что необходимо для инженеров, которые раарабатывагот системы, усиливающие возможности человека. Использование подобных графиков свидетельствует о том, что биомеханика начинает применяться для решения широкого круга повседневных задач. На фнг.
5.24 приведены данные для мужчин 5-го и 95-го процентилей, поднимающих груз весом 13,6 кгс. Как и следовало ожидать, кривые имеют одинаковый характер, хотя конкретные значения указывают на болыпую силу у более крупного человека. Оба оператора поднимают груз весом «3,6 кгс на высоту 1,8 м за 4,5 с, однако муи«чина 95-го процентяля поднимает груз более плавно, а мужчина 5-го процентиля поднимает его более резко.
И хотя суммарная работа, выполненная каждым из них, одна и та же (фиг. 5.24, а), вследствие большей скорости подъема груза мужчина 5-го процентиля расходует больше энергии, что видно из фиг. 5.24, б. На фш. 5.25 приведены данные для мужчин 5-го и 95-го процентилей, снимающих с платформы груз весом 13,6 кгс.
Различие в форме кривой отражает различие в росте двух муж пш. В первые 2 с расстояние до земли сохраняется постоянным, так как человек подтягивает к себе груз, находящийся на платформе. Однако, когда груз оказывается на краю платформы, человек меныпего роста удерживает его от падения, а более высокий человек сразу же снимает груз с платформы, берется за него более удобно и опускает на землю. у. челОВеческие ФАктОРы и инженеРнОе пРОектиРОВАние 147 Фиг. 5,24.
Данные длн мужчин 5-го и 96-го процентилей, подни- ьгвтопуих грув весом 13,6 пгс. а — данные о еертикальнсм перемещении грува и произееденной рабате; б — данные о скорости Вертикального перемещения грува н мощности; — — — В5-й проценгилтц 5-й процеитиль. Фнг. 525. Данные длн ьгужчии 5-го н 95-го процентилей, снимаю- щих с платт51ормы грув весом 13,6 кгс. а — данные о вертикальном перемещенви груеа и пронааененвой рабате; б — данные о скорости вертикального перемещении груаа и мощности", — — — 55-й процеитильй — 5-й процентиль. $48 Е.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Птнг. 5.26. Данные длп мужчин 5-го н 95-го процвнтнлей, подннмзщпгнхсн вверх н спуснлтощнхся нннз с грузом весом г6,6 кгс. а — денные о вертиквльном пергьтещении грузе и проиввецевной рабате; б — данные о екороетн вертикального перемещения гртве н мощноетн; — — Зь-й процеитильн — Е-й процентнль. Интересно отметить совпадение данных для мужчин 5-го н 95-го процентнлей, поднимающихся и спускающихся с грузом весом е3,6 кгс (фиг. 5.26). Кривые перемещения (фпг. 5.26, а) не сонпадают вследствие различия в росте мужчин, а кривые скорости (фпг.
5,26, б) почти пе различаются. ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ Слово робот впервые ввел чешский писатель Карел Чапек в своей пьесе «В. П. В.» (1923 г.), в которой оп предсказал порабощение человечества автоматами. Подобно )Кюлю Верну, Чапек сумел довольно точно предугадать отдельные черты будущей циветлизации, для которой характерно доминирующее положенгге машин. Возможно, что эти идеи отражают наиболее древнюю мечту человечества — сбросить с плеч бремя физического труда как необходимого условия жизни. Вряд ли кто-либо откликнется на такое объявление о найме на работу (и если эту работу должен выполнять человек, то она никогда не будет сделана): Е, ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 149 тт'еребуется подсобник для выполнения монотонно повторяющихся операций на морозе, в сильную жару, в атмосфере вредных газов и зловонных испарений.
Рабочий день 16 — 20 часов. Завтраки, отпуск и выходные дии пе предоставляются. Ошибки в работе петерштмыэ. Работу такого рода в настоящее время легко выполняют щюмышлепные роботы, подобные роботам «Юнимейтэ, изготавливаемым фирмой «Юнимейшен». Робот «Юнимейт» — автономнан движущаяся машина, оснащенная обучающимся электронным устройством и автоматически выполняющая с помощью механической руки различные операции в условиях, опасных для жизяи человека. Робот «Юннмейт» имеет твердотельное цифровое запоминатощое устройство.
Его механическая рука, управляемая гидравлической и пневматической системамп, может протягиваться на расстояние более 2 м л свободяо поворачиваться по трем направлениям. Она имеет вращающиеся запястье и кисть н мокет поднимать как самые легкие предметы, так н предметы весом до 45 кгс. Механическая рука подштмает предметы, переносит их на другое место, точно устанавливает, вырабатывает сигналы управления другими устройствами и пртпшмает внешние сигналы для выполнения различных команд.
Обученно робота выполнению новой операции осуществляется путем однократного прохождения вручную всей рабочей программы. Носледоватольныо этапы регистрируются в памяти нажатиями кнопки, при этом прежние команды стираются и робот получает яовую программу, которая может повторяться'бесконечно долго. Наличие памяти у робота представляет собой одну нз основных особенностей, отличающих робота от обычного автоматического устройства. Другая особенность робота— его способность управлять своими дв»тнтенитт»ттт в прн необходимости нх корректировать.
Так, «Юнимейт» монсет быть запрограммирован для выполнения операций, которые отличаются от первоначального задания, путем внесения небольших изменений (илтт вообще без всяких изменений), что важно для фирм, расширяющих производство нлп приступающнх к выпуску новой продукции. Характеристики робота «10ннмейт» (модель 2), изготавливаемого фирмой «10нимейшен», приведены на фиг. 5.27. Хотя выше было сказано, что промышленный робот моткет заменить человека прн выполнении определенной работы, однако возможности этого устройства значительно ниже возможностей человека: робот не может рассуждать, не обладает ловкостью человека, его остротой зрения и 7Я) 6. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАК7ОРЫ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРОЕКТИРОЕАНИЕ Фкг. 5.27. Характеристики робота «Юнимейть 1ыодедь 2) (раамеры даны в сантиметрах).
габариты 15охгхок137 см. Вес 160 кга. Огакеимазьная нагрувва шм нормалыюй рабочей скорости 11,3 кгс, при меньшей скорости 3«юо. точность определения меетопог1ожения 1,3 мм в любом направлении. Рабочие,гаракгериегиии (прк полностью вытянутой рукем максимальная радиальная скорость 76 см1е; максимальное радиальное перемещение руки 100 см; максимальная скорость вертинального перемещения 127 ем/61 раэмвх еертннального перемещения от 7,5 до 230 ем; максимальная скорость поворота руки 110 град/с; максимальный поворот 220", максимальная скорость негвба вапнетья 220', максималькав скорость поворота еапястьк 110 град/61 максимальный угол поворота аапяетья 1802 кмкаег* лаиамииаюиюео нсгройегаа 160 последовательных камыш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
