Возможности промышленных роботов

Инструкции

По выполнению практических работ

Учебная дисциплина «Гибкие производственные системы»

Специальность Квалификация

2-36 01 56 2-36 01 56-51

Мехатроника Мехатроник 5 разряда

Специализация 2-36 01 56-51 01 Мехатроник5-го разряда

по профессии (машиностроение)

рабочего

Минск 2013

Обсуждено и одобрено на заседании цикловой комиссии эксплуатации оборудования машиностроения

Протокол от__________ №___

 

 

Синица П.В..

 

Практические работы выполняются по дисциплине «Гибкие производственные системы» для специальности 2-36 01 56 «Мехатроника» и предусматривают закрепление теоретических знаний по таким важным темам как «Конструкции промышленных роботов», «Автоматические складские системы», «Робототехнологические комплексы».

При выполнении работ формируются навыки расчета и определения основных параметров промышленного робота, робототехнологических комплексов..

СОДЕРЖАНИЕ

Практическая работа №1 Изучение конструкции промышленного робота.............................................................................................................4
Практическая работа №2 Изучение программирования промышленного робота с цикловой системой управления....................................................................................................13
Практическая работа №3 Изучение программирования робота самообучением..........................................................................................20
Практическая работа №4 Изучение конструкций и взаимодействия составных частей РТК ……….....……………………………………….25 Практическая работа №5 Знакомство с конструкцией элементов автоматизированного склада…………………………………………… 32 Список использованных источников…………………………………..40

Тема учебной дисциплины: «Конструкции промышленных роботов»

Практическая работа №1

Тема работы: «Изучение конструкции промышленного робота»

Цель работы

Ознакомиться с возможностями промышленных роботов, основными элементами конструкций промышленных роботов

Задание

Изучить возможности неподвижных и мобильных роботов, конструкции промышленных роботов и стадии их проектирования

Оснащение

- компьютер;

- чертежные принадлежности (линейка, карандаш, стирка).

- раздаточный материал

Общие сведения

Общие сведения о роботах

В широком понимании робот может быть определен как техническая система, способная замещать человека или помогать ему в выполнении различных задач. Робот выполняет две функции, реализуемые различными устройствами: информационными и исполнительными.

Информационные устройства вырабатывают команды в зависимости от результатов обработки поступающей информации трех видов: цели выполняемой задачи, измерений текущего состояния исполнительного устройства и наблюдений над рабочей средой, находящейся в непосредственной близости или на расстоянии от робота.

Исполнительные устройства воздействуют на рабочую среду в соответствии с командами путем преобразования и расходования получаемой извне энергии. Они состоят из следующих конструктивных элементов: органов взаимодействия с рабочей средой, органов манипулятора (звенья, сочленения), модуляторов энергии (усилители, распределители), преобразователей энергии (двигатели, силовые установки), датчиков (рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1-Принципиальная схема процесса принятия решений
и выполнения действий роботом

Возможности промышленных роботов

Неподвижный робот может выполнять следующие основные операции:

1 Погрузочно-разгрузочные (перемещение предметов и их развитие)

2 Изменение облика предметов:

2.1 Нанесение вещества с предмета (окраска, порошковое напыление и т.д)

2.2 Снятие вещества с предмета (механическая обработка, сверление, шлифование, полирование и т.д)

2.3 Изменение формы предмета (ковка, штамповка)

3 Монтаж (сборка нескольких предметов для получения одного целого изделия)

4 Демонтаж (операция, обратная монтажу - разборка изделия на составные части)

5 Фиксация: сборка предметов с окончательным их соединением (склейка, сварка, клепка)

6 Измерения: получение количественной информации о некоторых физических характеристиках объекта.

Некоторые задачи, например установка или сборка изделий, состоят из многих перечисленных выше операций. Другие задачи предполагают мобильность робота, т.е возможность действовать в пространстве, намного превышающем его размеры:

1 Сопровождение (транспортировка предметов между складскими помещениями или между рабочими местами, находящимися на большом расстоянии)

2 Обследование (перемещение органов восприятия, позволяющее передавать на расстояние информацию о среде, в которой находится робот)

3 Сбор, захват и перенос предметов, находящихся в различных местах

4 Воздействия на отдаленные предметы при их осмотре. Выполнение роботом операций зависит не только от типа действий, но и состояния рабочей среды:

1 Ограничений, накладываемых характером обтекания жидкости или газа

2 Вида работы над объектом

Для определения конструкции робота необходимо определить несколько характеристик. Для начала нужно определить основные виды работ, которые должен выполнять робот:

1 Изготовление предметов (в металлообрабатывающей, автомобильной, текстильной промышленности)

2 Строительные работы (сооружение зданий, путепроводов, судов)

3 Добыча и переработка сырья (шахты, карьеры, цементные заводы)

4 Сельскохозяйственные и лесные работы

5 Работа в медицинских учреждениях (в больницах, в биологических лабораториях)

Затем следует определить основные характеристики предметов, с которыми робот взаимодействует. К ним можно отнести: форму, объем, массу, температуру, габариты, состояние поверхности, внутреннюю структуру, изменяемость размеров и т.д. Невозможно полностью предсказать поведение робота в процессе эксплуатации. При этом необходимо учитывать различные задачи и условия работы робота, чтобы предвидеть изменение программы решений в соответствии со сложившейся ситуацией.

 

Конструкции роботов

Возможности робота в значительной степени определяются взаимодействием его рабочего органа с внешней средой. Рабочий орган определяет основные требования ко всем остальным конструктивным элементам робота.

 

Рабочие органы

В качестве рабочих органов могут быть разнообразные инструменты: клещи, присоски (захват), сопла, горелка (в дуговой сварке) и т.д. При конструировании рабочего органа все операции тщательно анализируются. Рабочий орган обладает следующими свойствами:

1 Является сложной системой, которую редко можно представить в виде единого не поддающегося деформации элемента

2 Относится к типу приспособлений, состоящих из нескольких приводов

З Часто содержит чувствительные датчики, позволяющие обеспечить его адаптацию к конкретным условиям задачи.

Наряду с многофункциональными схватами иногда встречаются мультифункциональные (двойные клещи, четырехоперационные головки)

Звенья

Рабочий орган используется для выполнения заданных движений. Звенья манипулятора образуют механическую систему с изменяемой геометрией, связанную с корпусом робота и позволяющую при помощи движений ограниченной амплитуды перемещать и ориентировать рабочий орган. Движения звеньев манипулятора производятся относительно неподвижной платформы робота. Робот на подвижной платформе представляет собой свободную механическую систему, способную неограниченно перемещаться (автотележка, подводный робот).

Манипуляторы

Манипулятором называется механическая система, состоящая из звеньев рабочего органа. Например, существуют манипуляторы для выполнения погрузочно-разгрузочных работ, сварки, шлифовки, и т.д. Промышленный робот может состоять из нескольких манипуляторов, расположенных на одной платформе и управляемых с помощью одной вычислительной машины. Если платформа неподвижна, робот не перемещается (рисунок 1.2), а если робот установлен на тележке, он становится мобильным (рисунок 1.3). Промышленные роботы бывают с одним манипулятором или несколькими (рисунок 1.4)

Рисунок 1.2 – Схема одноманипуляторного робота на неподвижном основании

Рисунок 1.3 – Схема мобильного одноманипуляторного робота

Рисунок 1.4 -Схема трёхманипуляторного робота на неподвижном основании

Для приведения в движение звеньев манипулятора требуется (рисунок 1.5):

1 Распределение первичной энергии (обычно электрической, пневматической, гидравлической)

2 Превращение первичной энергии в механическую

3 Передачу механической энергии звеньям

4 Управление движением (по положению, скорости, усилию, ускорению)

Рисунок 1.5 – Принципиальная схема управления движением звена манипулятора

Управление движением проще всего производить с помощью приводов, каждый из которых непосредственно связан с осью соответствующего сочленения.

Однако это применяется довольно редко по следующим причинам:

1 Многие преобразователи механической энергии по своей конструкции сообщают высокие скорости исполнительным органам, но создают малые усилия, что требует применения редукторов

2 Механизм привода с редуктором имеет большие габариты, что препятствует выполнению задания (в особенности если привод размещается вблизи рабочего органа)

3 Каждый привод имеет массу и момент инерции, которые увеличивают массу и моменты инерции звеньев и всей системы. Эти дополнительные нагрузки необходимо учитывать при выборе приводов, расположенных на звеньях, так как они существенно увеличивают общую массу.

При выборе необходимых элементов конструкции и расчете их параметров переходят к проектированию робота. Основные стадии проектирования робота представлены на рисунке 1.6

 

НМС – несущая механическая система; ИМС – исполнительная механическая система;
ТЗ – техническое задание; ТП – технический проект; РП – рабочий проект;
ЭО – экспериментальный образец; ТД – техническая документация; ОО – опытный образец

Рисунок 1.6 - Основные стадии проектирования ПР и их взаимосвязь