12.Констр. и осн. характеристики промышленных роботов (1171745)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Конструкции и основные характеристики промышленных роботов.

Промышленный робот - многократно программируемое многофункциональное устройство, предназначенное для манипулирования и транспортирования деталей, инструментов, специализированной технологической оснастки посредством программируемых движений для выполнения разнообразных задач.

С точки зрения истории развития робототехники различают три поколения промышленных роботов:

• роботы первого поколения (программируемые роботы) характеризуются тем, что они выполняют совокупность жестко запрограммированных операций, эти роботы “глухи”, “немы” и “слепы”;
• роботы второго поколения (адаптивные роботы) используют сенсорную информацию об окружающей среде, чтобы корректировать свое поведение при выполнении производственной операции;
• роботы третьего поколения - это интеллектуальные роботы, наделенные “здравым смыслом”, “чувствами”, способные распознавать разнообразные объекты внешнего мира, обладающие способностью действовать самостоятельно.

По роду деятельности промышленные роботы подразделяются на три группы:

• технологические роботы, непосредственно выполняющие технологические операции (сборку, сварку, окраску и т.д.);
• подъемно-транспортные роботы, занятые выполнением операций складирования, перемещения, подачи заготовок и т.д.;
• комбинированные роботы, выполняющие действия роботов первых двух групп.

В производстве промышленные роботы применяются:
• для выполнения основных операций технологического процесса изготовления изделия (сборки, сварки, нанесения покрытий и т.д.);
• для обслуживания основного технологического оборудования (станков прессов, литейных машин) и выполнения других вспомогательных операций.

На основе промышленных роботов создаются роботизированные технологические комплексы (РТК).
Различают следующие разновидности роботизированных технологических комплексов:

• манипуляционные РТК, у которых основной исполнительный орган оканчивается захватом или каким-либо инструментом;
• мобильные РТК (колесные, шагающие, гусеничные), используемые, как правило, в экстремальных условиях работы
(в космических полетах, под водой, в полевых условиях и т.д.);
• информационно-управляющие РТК могут не иметь механически движущихся исполнительных устройств, они следят за ходом протекания технологических процессов, обрабатывают информацию, поступающую от каких-либо внешних источников, и в случае необходимости вносят коррективы в протекание контролируемого технологического процесса.

Обычно конструкцию промышленного робота разделяют на три основных компонента:
• механическую руку (рабочий орган);
• механический привод;
• управляющую часть (контроллер).

Механическая рука - это рабочий орган промышленного робота. Рабочие органы могут иметь различное функциональное назначение и, соответственно, иметь разнообразную форму: захватов, инструментов, приспособлений, датчиков и т.д.

К механической руке робота кроме различных захватных устройств прикрепляют различные инструменты и датчики.

Типичными инструментами являются аппараты для точечной сварки, дуговой сварки и резки, нагревательные паяльные лампы, пистолеты для окраски напылением, клейкие и изоляционные ленты, приспособления для автоматического завинчивания гаек, сверла, зенкеры, шлифовальные устройства, лазеры и т.д.

Сенсорные датчики используют при определении точности физических размеров деталей, ультразвуковые - для обнаружения трещин и т.д.

Вторым структурным компонентом промышленного робота является механический привод.
Источником питания любого промышленного робота является в большинстве случаев электрическая энергия, которая в конечном счете преобразуется в механическую энергию движения рабочих органов робота, осуществляющих какие-либо манипуляции в соответствии с целью технологического процесса.

Третьим существенным элементом любого промышленного робота является его управляющая часть (контроллер), или, как иногда говорят “мозг” робота.

На нижнем уровне своего функционального назначения контроллер выполняет несколько функций: начинает, управляет и заканчивает любые движения руки робота, перемещая ее к определенным точкам в определенной последовательности; контроллер должен хранить в памяти все эти точки, ориентации и последовательности, так же как и взаимодействия с любыми внешними датчиками и устройствами, которые могут быть связаны с роботом. Таким образом, контроллер регулирует потоки энергии в системе, чтобы выполнить заданную операцию.

Рассмотрим для примера структурную и функциональную схемы промышленного робота с трехподвижным манипулятором. Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена 0 и трех подвижных звеньев 1, 2 и 3 (рис.1.1).

Рис. 1.1

Механизм этого манипулятора соответствует цилиндрической системе координат. В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена 0 (относительное угловое перемещение ₁₀), звено 2 перемещается по вертикали относительно звена 1 (относительное линейное перемещение S₂₁) и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 (относительное линейное перемещение S₃₂). На конце звена 3 укреплено захватное устройство или схват, предназначенный для захвата и удержания объекта манипулирования при работе манипулятора. Звенья основного рычажного механизма манипулятора образуют между собой три одноподвижные кинематические пары (одну вращательную А и две поступательные В и С) и могут обеспечить перемещение объекта в пространстве без управления его ориентацией. Для выполнения каждого из трех относительных движений манипулятор должен быть оснащен приводами, которые состоят двигателей с редуктором и системы датчиков обратной связии. Так как движение объекта осуществляется по заданному закону движения, то в системе должны быть устройства сохраняющие и задающие программу движения, которые назовем программоносителями. При управлении от ЭВМ такими устройствами могут быть дискеты, диски CD, магнитные ленты и др. Преобразование заданной программы движения в сигналы управления двигателями осуществляется системой управления. Эта система включает ЭВМ, с соответствующим программным обеспечением, цифроаналоговые преобразователи и усилители. Система управления, в соответствии с заданной программой, формирует и выдает на исполнительные устройства приводов (двигатели) управляющие воздействия u_i. При необходимости она корректирует эти воздействия по сигналам x_i, которые поступают в нее с датчиков обратной связи. Функциональная схема промышленного робота приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2

Структурная схема механизма – его графическое изображение на котором показаны стойка, подвижные звенья, кинематические пары и их взаимное расположение. Графическое изображение элементов схемы выполняется с учетом принятых условных обозначений. В таблице 1.1 приведены условные обозначения кинематических пар. Кинематической цепью называется система звеньев, образующих между собой кинематические пары. Цепь в которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары, называется простой. Незамкнутой называется такая кинематическая цепь, в которой есть звенья входящие только в одну кинематическую пару.

Таблица 1.1

Рассмотрим структурную схему антропоморфного манипулятора, то есть схему которая в первом приближении соответствует механизму руки человека (рис.1.3). Этот механизм состоит из трех подвижных звеньев и трех кинематических пар: двух трехподвижных сферических А_3сф и С_3сф и одной одноподвижной вращательной В_1в .

Кинематические пары манипулятора характеризуются: именем или обозначением КП - заглавная буква латинского алфавита (A,B,C и т.д.); звеньями, которые образуют пару (0/1,1/2 и т.п.); относительным движением звеньев в паре ( для одноподвижных пар - вращательное, поступательное и винтовое); подвижностью КП (для низших пар от 1 до 3, для высших пар от 4 до 5); осью ориентации оси КП относительно осей базовой или локальной системы координат.

Рабочее пространство манипулятора - часть пространства, ограниченная поверхностями огибающими к множеству возможных положений его звеньев. Зона обслуживания манипулятора - часть пространства соответствующая множеству возможных положений центра схвата манипулятора. Зона обслуживания является важной характеристикой манипулятора. Она определяется структурой и системой координат руки манипулятора, а также конструктивными ограничениями наложенными относительные перемещения звеньев в КП.

Наибольшее применение промышленные роботы и робототехнические комплексы нашли в машиностроении.

В процессах обработки металлов давлением промышленные роботы нашли наибольшее применение в операциях ковки, штамповки, прессования. Роботы способны в течение длительного времени переносить раскаленные тяжелые заготовки с высокой скоростью, работая в агрессивной среде. Рука робота способна, например, обеспечить четкое фиксирование заготовки в полости штампа.

Термообработка и химико-термическая обработка являются идеальными технологиями для роботизации, причем достаточно использование сравнительно простых конструкций роботов с позиционным управлением. Кроме того, замена человека роботом в этих процессах, осуществляемых в агрессивных средах и при высоких температурах, несомненно, является прогрессивным мероприятием.

Назначение и область применения.

Промышленные роботы предназначены для замены человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в процессе промышленного производства. При этом решается важная социальная задача - освобождения человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом, а также от простых монотонных операций, не требующих высокой квалификации. Гибкие автоматизированные производства, создаваемые на базе промышленных роботов, позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и штучном производстве. Копирующие манипуляторы, управляемые человеком-оператором, необходимы при выполнении различных работ с радиоактивными материалами. Кроме того, эти устройства незаменимы при выполнении работ в космосе, под водой, в химически активных средах. Таким образом, промышленные роботы и копирующие манипуляторы являются важными составными частями современного промышленного производства.

Промышленные роботы классифицируются по следующим признакам:
по характеру выполняемых технологических операций

• основные;

• вспомогательные;

• универсальные;

по виду производства

• литейные;

• сварочные;

• кузнечно-прессовые;

• для механической обработки;

• сборочные;

• окрасочные;

• транспортно-складские;

по системе координат руки манипулятора

• прямоугольная;

• цилиндрическая;

• сферическая;

• сферическая угловая (ангулярная);

• другие;

по числу подвижностей манипулятора;
по грузоподъемности

• сверхлегкие (до 10 Н);

• легкие (до 100 Н);

• средние (до 2000 Н);

• тяжелые (до 10000 Н);

• сверхтяжелые (свыше 10000 Н);

по типу силового привода

• электромеханический;

• пневматический;

• гидравлический;

• комбинированный;

по подвижности основания

• мобильные;

• стационарные;

по виду программы

• с жесткой программой;

• перепрограммируемые;

• адаптивные;

• с элементами искусственного интеллекта;

по характеру программирования

• позиционное;

• контурное;

• комбинированное;

Мировые стандарты роботизации промышленности.

Особенностью функционирования крупных промышленных предприятий на современном этапе является то обстоятельство, что возникает необходимость все большей интеграции между управляющими системами фирменного уровня и уровня управления ТП и технологическими агрегатами.

Как следствие этого, необходимо разработать подходы и инструменты, позволяющие совместно решать задачи управления заказами предприятия, так называемые задачи контроллинга, и управления технологическими комплексами и движением сырья, заготовок, продукции между цехами и агрегатами при условии выполнения заданных ограничений по производственной мощности, расходам ресурсов, энергии и др.

Образ мирового стандарта автоматизации

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций