Лекция 7 «Основы мехатроники и робототехники» по дисциплине

Лекция 7
по дисциплине
«Основы мехатроники
и робототехники»
тема: «Основные принципы построения
промышленного робота»
Мамонова Татьяна Егоровна
http://portal.tpu.ru:7777/SHARED/s/STEPTE

Промышленные роботы – новое
развивающееся средство комплексной
автоматизации производственных процессов,
отличающееся способностью к быстрой
переналадке последовательности, скорости и
содержания манипуляционных действий.
ПР составляют один из классов роботов.
Робот – это автоматическая машина,
включающая перепрограммируемое устройство
управления и другие технические средства,
обеспечивающие выполнение тех или иных
действий в зависимости от назначения робота,
свойственных человеку в процессе его трудовой
деятельности.
1




Робот наиболее совершенный представляет
собой машину, способную самостоятельно и в
комплексе с другими средствами решать задачи:
самоуправления;
адаптации с окружающей средой;
выполнения трудовых действий.
Общим признаком робота является возможность
быстрой переналадки для автоматического
выполнения различных действий,
предусмотренных программой.
2
В Японии, в соответствии с их стандартом JIS:
 Робот – это управляемая машина,
обладающая следующими двумя свойствами:
- универсальными возможностями, т.е.
способностью выполнять различные
механические действия в реальном
пространстве;
- адаптивностью к внешней среде, т.е.
способностью самостоятельно изменять своё
поведение в зависимости от изменений её
состояния.
3
язык
Задачи
Устройство
обработка
информации
Команды
управления
Механическая
многозвенная
система
Внутренняя
информация
Внешняя
информация
Внешняя среда
Рис. 1. Функциональная структура робота
4


Определение промышленного робота в
настоящее время установлено стандартом
ГОСТ 25686 -85 «Манипуляторы, автооператоры
и промышленные роботы. Термины и
определения».
ПР – 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.
5
Манипулятор – устройство для выполнения
двигательных функций, аналогичных функциям руки
человека при перемещении объектов в
пространстве, оснащённое рабочим органом.

Манипулятор взаимодействует с внешней
средой через объект манипулирования.

Объектом манипулирования называется тело,
перемещаемое в пространстве манипулятором.
К объектам манипулирования относятся:
1) заготовки и детали;
2) захватные устройства;
3) вспомогательный, мерительный или
обрабатывающий инструмент;
4) технологическая оснастка
и т.д.

6
По методу управления все манипуляторы
можно разделить на три группы:

биотехнические,

интерактивные,

автоматические.
Все биотехнические манипуляторы
отличаются от автоматических
отсутствием устройств памяти и требуют
непрерывного участия человека в процессе
управления.
7
Манипуляторы
биотехнические
копирующие
командные
интерактивные
полуавтоматические
супервизорные
дистанционные
автоматические
автооператорные
перепрограммироуемые
(ПР)
Рис. 2. Схема классификации манипуляторов
8
Классификация ПР



В настоящее время в большинстве специальной
научной литературы принято разделять роботы,
в том числе, и промышленные, на 3 поколения.
Роботы первого поколения – автоматические
устройства, управляемые по неизменяемой в
процессе работы (жёсткой) программе.
Поэтому внешняя среда должна быть
организована, т.е. объекты манипулирования
должны быть в определённое время с заданной
точностью выданы на определённую позицию.
9
Ввод программы
Задающий уровень
Программное
устройство (ЭВМ)
Распределение
сигналов по
степеням
Исполнительный
уровень
Управляемые
приводы
Механизм
манипулятора
Рабочая среда,
объекты
манипулирования
Рис. 3. Структура
программного робота
(1-ое поколение),1967 – 1983 г.
10

Роботы второго поколения – адаптивные
роботы, отличающиеся от роботов 1-го
поколения возможностью автоматически
перестраивать управляющие программы на
основе воспринимаемой и обрабатываемой
информации, а также управлением
исполнительными механизмами, которое
ведётся на основе сигналов от развитой
системы датчиков как внутренней так и
внешней информационных систем.
11
Ввод задания
Планирование действий
Стратегический уровень
Управление движением
Тактический уровень
Управляемые приводы
Исполнительный уровень
Механизмы манипулятора
Рабочая среда, объекты
манипулирования
Датчик
очувствления
Датчик
информации о
состоянии
среды
Рис. 4. Структура
адаптивного робота
(2-ое поколение),
1975 – 1997 г.
12

Роботы 3-его поколения – это роботы с
искусственным интеллектом. Важнейшими
особенностями, отличающими их от роботов
первых двух поколений, является зрительное
восприятие сцены и возможность общения с ним
на ограниченном естественном языке.

В отличие от других видов техники, например,
ЭВМ, поколения ПР не сменяют друг друга, а
существуют одновременно и могут совместно
работать в едином производственном цикле.
13
Ввод задания
ЭВМ искусственного
интеллекта
Высший уровень
ЭВМ планирования действий
Стратегический уровень
Система наведения
ЭВМ распределения
сигналов
Тактический уровень
Устройства восприятия
обстановки
Приём, передача
информации
Приём, передача
информации
Ввод информации
Выдача информации
Управляемые приводы
Исполнительный уровень
Многозвенная механическая
система робота
Внешняя среда, объекты
манипулирования
Датчик очувствления
Датчик информации о
состоянии среды
Рис. 5. Структура
интеллектуального
робота (3-ое поколение),
с 1985 г.
14
Классификация ПР определяется ГОСТ 25685 – 83
«Роботы промышленные, классификация».
1. По характеру выполняемых операций

технологические (производственные);

вспомогательные (подъёмно-транспортные);

Универсальные.
2. По степени специализации каждая группа в
1 делится на:

специальные;

специализированные;

многоцелевые.
15
3. Область применения по виду производства:

литейное;

кузнечно-прессовое;

сварочное;

механическая обработка;

термообработка;

нанесение покрытий;

автоматический контроль;

сборка;

транспортно-складские работы;

прочие.
16
4. Системы основных координатных
перемещений. Роботы работающие в:
 прямоугольной (плоской, пространственной) СК;
 полярной (плоской, цилиндрической ,
сферической) СК;
 ангулярной (плоской, цилиндрической ,
сферической) СК.
5.Число степеней подвижности.
6.Грузоподъёмность:
 сверхлёгкие ПР (до 1 кг);
 лёгкие ПР (до 10 кг);
 средние ПР (до 200 кг);
 тяжёлые ПР (до 1000 кг);
 сверхтяжёлые ПР (свыше 1000 кг).
17
7. Мобильность:
 стационарные;
 передвижные.
8. Конструктивное исполнение:
 встроенные в оборудование (стационарные);
 напольные (стационарные или передвижные);
 подвесные (стационарные или передвижные).
9. Тип силового привода:
 электромеханический;
 пневматический;
 гидравлический;
 комбинированный.
18
10. Схема расположения приводов:
 в едином блоке;
 на исполнительных органах;
 комбинированная компоновка.
11. Характер отработки программы:
 жёстко программируемые;
 адаптивные;
 гибко программируемые.
12. Характер программирования скоростей и
дискретность перемещений:
 позиционные: малоточечные или цикловые;
многоточечные, собственно позиционные;
 контурные;
 комбинированные.
19
Опрос
1. Дайте определение роботу с точки зрения
стандарта JIS.
2. Что представляет из себя манипулятор,
как он взаимодействует с внешней
средой?