промышленные роботы. функции и сферы применения, Рефераты из Системы реального времени

Скачай промышленные роботы. функции и сферы применения и еще Рефераты в формате PDF Системы реального времени только на Docsity! Промышленный робот [править | править вики-текст] Материал из Википедии — свободной энциклопедии Промышленные роботы KUKA на автомобильном производстве Работающие промышленные роботы FANUCмодели R2000iB Промы́шленный ро́бот — предназначенный для выполнения двигательных и управляющих функций в производственном процессе манипуляционный робот, т. е. автоматическое устройство, состоящее изманипулятора и перепрограммируемого устройства управления, которое формирует управляющие воздействия, задающие требуемые движения исполнительных органов манипулятора. Применяется для перемещения предметов производства и выполнения различных технологических операций[1][2]. В литературе на русском языке получило распространение следующее определение промышленного робота, взятое из ГОСТ 25868-85: это — «автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций». В промышленности, впрочем, наряду с манипуляционными роботами, получившими наибольшее распространение, используют также мобильные (локомоционные), информационные, информационно-управляющие, комплексные и другие виды промышленных роботов[3]. Промышленные роботы обычно являются одним из компонентов автоматизированных производственных систем, применяемых в гибком автоматизированном производстве (РТК, РТЯ, РТУ,РТЛ, РТС, ГПЛ и т. п.), которые при неизменном уровне качества позволяют увеличитьпроизводительность труда в целом. Экономически выгодно использование промышленных роботов совместно с другими средствами автоматизации производства (автоматические линии, участки и комплексы). Содержание [убрать]  1 История o 1.1 Начало разработки промышленных роботов o 1.2 Появление роботизированного производства o 1.3 Дальнейшее развитие промышленных роботов  2 Функциональная схема промышленного робота o 2.1 Манипулятор  2.1.1 Исполнительный механизм  2.1.2 Рабочий орган  2.1.3 Приводы o 2.2 Система управления  2.2.1 Подчинённое управление o 2.3 Информационно-сенсорная система  3 Применения промышленных роботов  4 Достоинства использования  5 Структура рынка  6 См. также  7 Примечания  8 Литература  9 Ссылки История[править | править вики-текст] Появление механических манипуляторов, а затем систем программирования (в т. ч. числового программного управления, ЧПУ) привело к созданию промышленных роботов, т. е. манипуляторов с программным управлением, предназначенных для выполнения разнообразных рабочих операций[4]. Начало разработки промышленных роботов[править | править вики-текст] Толчком к появлению манипуляторов промышленного применения стало начало ядерной эпохи. В 1947 году в США группой сотрудников Аргоннской национальной лаборатории во главе с Р. Гёрцем [en]] был разработан первый автоматический электромеханический манипулятор с встречаются кинематические пары V-го класса (с одной степенью подвижности), а среди последних — поступательные и вращательные сочленения[23][24]. Сочетание и взаимное расположение звеньев и сочленений определяет число степеней подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота. Обычно предполагают, что первые три сочленения в исполнительном механизме манипулятора реализуют транспортные (илипереносные) степени подвижности (обеспечивая вывод рабочего органа в заданное место), а остальные реализуют ориентирующие степени подвижности (отвечая за нужную ориентацию рабочего органа)[25]. В зависимости от вида первых трёх сочленений большинство роботов относят к одной из четырёх категорий[26][27]:  роботы, работающие в декартовой системе координат — роботы, у которых все три начальных сочленения являются поступательными (например, робот RS-1 компании IBM);  роботы, работающие в цилиндрической системе координат — роботы, у которых среди начальных сочленений два поступательных и одно вращательное (например, робот Versatran] 600 фирмы Prab);  роботы, работающие в сферической системе координат — роботы, у которых среди начальных сочленений одно поступательных и два вращательных (например, робот Un]imate 2000B фирмы «Юнимейшн»);  роботы, работающие в угловой, или вращательной, системе координат — роботы, у которых все три начальных сочленения являются вращательными (например, роботы PUMA фирмы «Юнимейшн» или T3 фирмы «Цинциннати Милакрон»). Для некоторых манипуляторов подразделение степеней подвижности на переносные и ориентирующие не принято. Примером могут служить манипуляторы с избыточностью (т. е. с числом степеней подвижности, бо́льшим шести); здесь управление перемещением рабочего органа и управление его ориентацией не «развязаны» по отдельным группам сочленений [25]. В некоторых случаях манипулятор промышленного робота устанавливают на подвижное основание, что означает наделение его дополнительными степенями подвижности. Так, манипулятор устанавливают на рельсы или же на подвижную каретку, передвигающуюся по напольной колее или вдоль подвесных направляющих[28]. Дельта-робот компанииTOSY Robotics [en]] Существуют промышленные роботы и с замкнутыми кинематическими цепями. Примером могут служить параллельные роботы [en]] — манипуляционные роботы, в которых рабочий орган соединён с основанием по крайней мере двумя независимыми кинематическими цепями. К данному классу манипуляционных роботов относятся, в частности,платформа Гью — Стюарта и дельта-роботы [29] . Рабочий орган[править | править вики-текст] На конце манипулятора (на его «запястье») располагается рабочий орган [en]] — устройство, предназначенное для выполнения специального задания. В качестве рабочего органа может выступать захватное устройство или технологический инструмент[30]. Наиболее универсальной разновидностью захватного устройства является схват — устройство, в котором захватывание и удержание объекта производятся посредством относительного перемещения частей данного устройства[31]. Как правило, схват по своей конструкции напоминает кисть человеческой руки: захват объекта осуществляется с помощью механических «пальцев». Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской. Применяют также крюки (для поднятия деталей с конвейеров), черпаки или совки (для жидких, сыпучих или гранулированных веществ). Для захвата же множества однотипных деталей применяют специализированные конструкции (например, магнитные захватные устройства)[30]. Число применений промышленных роботов, в которых схват используется для удержания рабочего инструмента, относительно невелико. В большинстве случаев инструмент, нужный для выполнения технологической операции, крепится непосредственно к запястью робота, становясь его рабочим органом. Это может быть пульверизатор для окраски распылением, сварочные клещи для точечной сварки, сварочная головка для дуговой сварки, дисковый нож,дрель, фреза, отвёртка, гайковёрт и т. д.[30][32] Приводы[править | править вики-текст] Для приведения звеньев манипулятора и устройства схвата в движение используют электрические, гидравлические или пневматические приводы[33].Гидравлические приводы предпочтительны в случаях, когда надо обеспечить значительную величину развиваемых усилий или высокое быстродействие; обычно такими приводами снабжаются крупные роботы большой грузоподъёмности. Электрические приводы не обладают столь же большой силой или быстродействием, но позволяют добиться лучших точностных характеристик. Наконец, пневматические приводы обычно применяют для небольших по размерам роботов, выполняющих простые и быстрые циклические операции[34]. Система управления[править | править вики-текст] В развитии систем управления промышленных роботов можно проследить два направления. Одно из них берёт своё начало от систем программного управления станками и вылилось в создание автоматически управляемых промышленных манипуляторов. Второе привело к появлению полуавтоматических биотехнических и интерактивных систем, в которых в управлении действиями промышленного робота участвует человек-оператор[35]. Таким образом, промышленные роботы можно подразделить на следующие три типа (каждый из которых, в свою очередь, подразделяют на несколько разновидностей[36][37]:  Автоматические роботы:  Программные роботы (роботы с программным управлением) — простейшая разновидность автоматически управляемых промышленных роботов, до сих пор широко используемых в силу их дешевизны на различных промышленных предприятиях для обслуживания несложных технологических процессов. В таких роботах отсутствует сенсорная часть, а все действия выполняются циклически по жёсткой программе, заложенной в память запоминающего устройства.  Адаптивные роботы (роботы с адаптивным управлением) — роботы, оснащённые сенсорной частью (системой очувствления) и снабжённые набором программ. Сигналы, поступающие к системе управления от датчиков, анализируются ею, и в зависимости от результатов принимается решение о дальнейших действиях робота, предполагающее переход от одной программы к другой (смена технологической операции). Аппаратное и программное обеспечение — в принципе то же, что и в предыдущем случае, но к его возможностям предъявляются повышенные требования.  Обучаемые роботы — роботы, действия которых полностью формируются в ходе обучения (человек при помощи специальной платы задаёт порядок действий робота, и этот порядок действий записывается в память запоминающего устройства).  Интеллектуальные роботы (роботы с элементами искусственного интеллекта) — роботы, способные с помощью сенсорных устройств самостоятельно воспринимать и распознавать обстановку, строить модель среды, и автоматически принимать решение о дальнейших действиях, а также самообучаться по мере накопления собственного опыта деятельности.  Биотехнические роботы:  Командные роботы (роботы с командным управлением) — манипуляторы, в которых человек-оператор дистанционно задаёт с командного устройства движение в каждом сочленении (строго говоря, это — не роботы в полном смысле слова, а «полуроботы»).  Копирующие роботы (роботы с копирующим управлением) — манипуляторы, копирующие действия приводимого в движение оператором задающего устройства, кинематически подобного исполнительному механизму манипулятора (как и в предыдущем случае, такие манипуляторы можно считать «полуроботами»).  Полуавтоматические роботы — роботы, при управлении которыми человек- оператор задаёт лишь движение рабочего органа манипулятора, а формирование согласованных движений в сочленениях система управления роботов осуществляет самостоятельно.  Интерактивные роботы:  Автоматизированные роботы (роботы с автоматизированным управлением) — роботы, чередующие автоматические режимы управления с биотехническими.  Внутри стойки управления: ЧПУ (в корзине из пластика жёлтого цвета) Информационно-сенсорная система[править | править вики-текст] В середине 1990-х годов относится появление на рынке адаптивных промышленных роботов, оснащённых сенсорными устройствами. Современные информационно- сенсорные системы, используемые в робототехнике, представляют собой совокупности функционально объединённых измерительных и вычислительных средств, задачей которых служит получение информации от различных датчиков и её обработку для последующего использованиясистемой управления [41] . Датчики, используемые в современных робототехнических системах, разнообразны и могут быть подразделены на следующие основные группы[42][43][44]:  внутренние, или кинестетические датчики, дающие информацию о значениях координат и усилий в сочленениях манипулятора;  датчики линейных и угловых перемещений (потенциометры, сельсины, индуктосины [pl] , фотоэлектрические преобразователи и др.);  датчики линейных и угловых скоростей (тахогенераторы, струйные и фотоэлектрические датчики, импульсные генераторы и др.);  измерители сил и моментов в сочленениях (тензодатчики, пьезоэлектрические датчики и др.);  внешние датчики, обеспечивающие получение информации о внешней среде:  тактильные датчики, позволяющие определить характер контакта с объектами внешней среды;  акустические датчики, способные воспринимать звуковые сигналы извне или определять наличие изъянов и трещин в материалах;  визуальные датчики, обеспечивающие получение информации о геометрических и физических характеристиках объектов внешней среды (как правило, базируются на цифровых телевизионных камерах);  локационные датчики, предназначенные для определения и измерения физических параметров среды путём излучения и приёма отражённых от объектов сигналов — как правило, электромагнитных волн (в частности, света) или звука;  температурные датчики;  химические датчики. Применения промышленных роботов[править | править вики-текст] Различные аспекты применения промышленных роботов рассматриваются, как правило, в рамках типовых проектов промышленного производства: исходя из имеющихся требований, выбирается оптимальный вариант, в котором конкретизирован необходимый для данной задачи тип роботов, их количество, а также решаются вопросы инфраструктуры питания (силовые подводки, подача охлаждающей жидкости — в случае использования жидкостного охлаждение элементов оснастки) и интеграции в производственный процесс (обеспечение заготовками/полуфабрикатами и возврат готового продукта в автоматическую линию для передачи следующей технологической операции). Промышленные роботы в производственном процессе способны выполнять основные и вспомогательные технологические операции. К основным технологическим операциям относятся операции непосредственного выполнения формообразования, изменения линейных размеров заготовки и др. К вспомогательным технологическим операциям относятся транспортные операции, в том числе операции по загрузке и выгрузке технологического оборудования. Среди самых распространённых действий, выполняемых промышленными роботами, можно назвать следующие[45][46]:  перенос материалов (перенос деталей и заготовок от станка к станку или с конвейера на конвейер, штабелирование, работа с поддонами, укладка деталей в тару и т. п.);  обслуживание станков и машин (загрузка и разгрузка станков, удерживание обрабатываемой детали);  дуговая и точечная сварка;  литьё под давлением (особенно литьё под давлением);  ковка и штамповка;  нанесение покрытий распылением;  другие операции обработки (сверление, фрезерование, клёпка, резка водяной струёй, обдирка, очистка, шлифовка, полировка);  сборка механических, электрических и электронных деталей;  контроль качества продукции и др. Перемещение и сборка. Перемещение и сварка. Дуговая сварка.