89

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТА УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра технічної кібернетики

Рег. №

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

з дисципліни: Робототехнічні системи

для студентів 4 курсу

напряму підготовки: 6.050201 «Системна інженерія»

факультету кібернетики

Херсон -2012

Конспект лекцій з дисципліни «Робототехнічні системи», для напряму підготовки 6.050201 ”Системна інженерія”

Укладач: к.т.н., доцент Касап А.М., кількість сторінок - 88

Затверджено

на засіданні каф. ТК.

протокол № ____ від

« » ________ 2012 р.

Зав. кафедри д.т.н., проф. В.В.Марасанов

Відповідальний за випуск д.т.н., проф. В.В.Марасанов

ЗМІСТ

Вступ…….......................................................................................5

1 Загальні відомості про промислові роботи

1.1 Призначення і галузі використання ПР…………………….……………6

1.2 Попередники ПР…………………………….…………………………….6

1.3 Коротка історія розвитку робототехніки………………………..……….7

1.4 Три закони робототехніки……….……………….…………………….....8

1.5 Терміни і визначення в галузі робототехніки…………………..….…..10

1.6 Основні технічні показники ПР………………………………………...11

1.7 Три покоління роботів…………………………………………………..12

2 Механіка промислових роботів

2.1 Ступені рухомості і кінематичні пари ПР ……………………………14

2.2 Схеми маніпуляторів з трьома ступенями рухомості …………….....14

2.3 Механізми передач ПР ………………………………………….……..17

2.4 Робочі органи і захватні пристрої ПР ………………………………...18

2.5 Промислові роботи агрегатно-модульного типу ………………….....18

3 Приводи промислових роботів

3.1 Загальні відомості про приводи ПР…………..…………….…………20

3.2 Пневматичний привод………………………………………………….20

3.3 Гідравлічний привод……………………………………..………….....24

3.4 Електромеханічний привод……………………………………………27

3.5 Крокові електродвигуни……………………………………………….30

3.6 Вібродвигуни…………………………………………………………...31.

3.7 Лінійні електродвигуни………………………………………………..32

4 Системи програмного управління промисловими

роботами

4.1 Загальні відомості про системи управління роботами………..............33

4.2 Класифікація систем програмного управління ПР…………………...33

4.3 Методи автоматичного програмного управління ПР…………............34

4.4 Загальна структура системи автоматичного програмного

управління ПР………………………………………….….............……..35

4.5 Циклові програмні пристрої управління ПР ……………….......….…..37

4.6 Позиційні та контурні програмні пристрої управління ПР………….38

4.6.1 Загальна характеристика СЧПУ ………………………………………39

4.6.2 Елементи програмування ПЧПУ ……………………………………...39

5 Сучасні системи управління промисловими роботами

5.1 Склад і структура мікропроцесорної системи управління ПР…….......41

5.2 Особливості слідкуючих приводів з мікропроцесорним

управлінням ................................................................................................42

5.3 Мікропроцесорна система управління ПР “Сфера-36” ………..............44

5.4 Загальна схема адаптивного промислового робота …………………...46

5.5 Проблеми організації адаптивного управління………………………...47

5.6 Принципи побудови систем управління адаптивними роботами……48

5.7 Системи інтелектуального управління ПР ..............................................50

6 Датчики промислових роботів

6.1 Класифікація датчиків промислових роботів ……………………….....53

6.2 Датчики для вимірювання стану ПР (датчики внутрішньої

інформації) …………….............................................................................54

6.2.1 Датчики переміщень…………………………………………………….54

6.2.2 Датчики зусилля………………………………………………………...60

6.2.3 Датчики моменту обертання і швидкості……………………………...62

6.3 Датчики для вимірювання стану навколишнього середовища

(датчики зовнішньої інформації)…...........................................................65

6.3.1 Тактильні датчики роботів……………………………………………...65

6.3.2 Датчики геометричних величин………………………………………...68

7 Системи технічного зору промислових роботів

7.1 Загальні відомості про системи технічного зору ПР …………….........70

7.2 Узагальнена структурна схема СТЗ ………………….............................71

7.3 Телевізійні системи технічного зору….…………...................................72

7.4 Алгоритми обробки зображень в СТЗ…………………………………..73

7.4.1 Алгоритми попередньої обробки зображень ……………………….....74

7.4.2 Алгоритми розпізнавання об’єктів ………………….………………....77

7.5 Типові елементи і вузли СТЗ…………………………………………….78

7.5.1 Джерела оптичного випромінювання ………………………………….78

7.5.2 Приймачі оптичного випромінювання………………………………….79

7.5.3 Передавальні телевізійні трубки і камери………………………..…......80

8 Роботизовані технологічні комплекси і гнучкі

автоматизовані виробництва

8.1 Склад, призначення і структура роботизованого технологічного комплекса ………………………………………………….…………….........82

8.2 Гнучке автоматизоване виробництво і його особливості ……..............83

8.3 Структура ІАВ (ГАВ)….…………............................................................85

8.4 Класифікація ІАВ (ГАВ)………………………………………………....86

Література..........................................................................................88 вступ

Використання робототехніки в сучасному промисловому виробництві приймає лавиноподібний характер. Особливо вигідним стає використання роботів для безпосередньої обробки виробів із швидкістю і точностю, які недоступні для традиційних технологій.

У розвитку роботизованих технологій можна виділити три етапи. На першому етапі робототехніка знаходить застосування в окремих процесах, таких як зварка, переміщення розжарених і важких предметів, робота в гарячих цехах і на ділянках з агресивним середовищем. Другий етап характеризується вдосконаленням прийомів і методів роботизованого виробництва. Розробляються нові види датчиків, системи адаптивного і інтелектуального управління. Рамки орієнтованих на людину технологий стають тісними для нових можливостей роботів. Починається перебудова організаційної структури виробництва. З'являються гнучкі виробничі системи і заводи-автомати. На третьому етапі розвитку формуються нові напрями і області застосування робототехніки – робота в космосі і на інших планетах, під водою, в медицині, у сфері обслуговування.

Становиться очевидним, що промислова робототехніка являє собою основу сучасного виробництва. Здібність роботів виконувати різноманітні операції по заданим програмам, а також автоматизовані системи планування і організації роботи обладнання стали основою для гнучкої автоматизації виробництва. Так, зменшення розмірів і різноманітність електронних плат уже не дають можливості їх виготовлення без установки деталей роботом. Можливості прогресивних технологій, які раніше не використовувалися із-за обмежень по психофізіологічним якостям людини, стали реалізовуватися за допомогою робототехніки.

Предметом вивчення робототехнічних систем є конструкції і тезнологічне використання промислових роботів, способи управління робототхнічними системами, принципи побудови гнучких виробничих систем на основі робототехніки.

Використання роботів не тільки приносить конкретний техніко-економічний ефект, пов'язаний з підвищенням продуктивності праці, змінності роботи устаткування і якості продукції, але і є важливим засобом вирішення соціальних проблем, дозволяючи звільняти людей від важкої, небезпечної і монотонної праці.

1 Загальні відомості про промислові роботи

1.1 Призначення і галузі використання пр.

Основне призначення ПР полягає в заміні робочих на важких, утомливих, монотонних операціях, а також в умовах шкідливих і небезпечних для людини.

Крім того, ПР – один з ефективних засобів механізації і автоматизації виробництва.

Основне достоїнство ПР в тому, що він може пристосовуватися до змін

(у заданих межах):

а) номенклатури виробів;

б) складу устаткування;

в) різних додаткових вимог.

Частіше всього ПР застосовуються в машинобудуванні, в приладобудуванні, в електронній промисловості, в кольоровій металургії. Останнім часом почалося інтенсивне впровадження ПР в легку, харчову, хімічну і гірничодобувну промисловості.

По виконуваних функціях ПР діляться на дві великі групи:

а) допоміжні (обслуговуючі);

б) технологічні.

Допоміжні ПР служать для обслуговування технологічного устаткування

( перенесення заготовок, деталей, виробів, інструментів і т. п.). Їх функцію можна сформулювати так: «узяти – перенести – встановити на задане місце».

Технологічні ПР призначені для виконання технологічних операцій

( зварка, механічна обробка, покраска, контроль і т. д.). Вони зазвичай спеціалізовані за типом виконуваної операції.

Допоміжні ПР зазвичай простіші і дешевше технологічних.