281

2

УДК 519.2 : 519.6

Материалы для мехатроники и робототехники [Электронный ресурс] :

методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению

подготовки 15.03.06 Мехатроника и робототехника / А.А. Мещерякова; ФГБОУ

ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 8 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 15.03.06 Мехатроника и робототехника профиль - Управление в мехатронных и робототехнических системах предусмотрено изучение курса «Материалы для мехатроники и робототехники».

Программа курса включает изучение основных понятий мехатроники и робототехники, освоение принципов проектирования, конструирования и управления робототехническими системами, формирование современных представлений и навыков в области комплексной автоматизации производственных процессов различного назначения с применением современных гибких средств автоматизации - мехатронных устройств и промышленных роботов..

Врезультате освоения дисциплины студент должен:

–знать основные понятия мехатроники и робототехники, устройство роботов, конструирования и управления робототехническими системами, устройство и принцип действия промышленных роботов, манипуляторов, схватов ПР, отдельных модулей ПР, классификацию мехатронных модулей, роботов и манипуляторов, их основные технические характеристики;

–уметь конструировать манипуляторы и мобильных роботов, программировать манипуляторы и мобильных роботов;

–владеть на основании поставленной задачи произвести проектирование, создать конструкцию и осуществить программирование манипулятора или мобильного робота.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 23-го курса (4-й семестр) очного обучения.

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к зачету.

Лабораторные занятия посвящены исследованию кинематической структуры пространственных механизмов, кинематических характеристик мехатронных модулей движения, исследованию влияния передаточного числа редуктора мехатронного модуля на динамические свойства системы управления при обеспечении максимального быстродействия, исследованию влияния передаточного числа редуктора мехатронного модуля на динамические свойства системы управления при обеспечении минимального момента при

4

пуске и торможении, исследованию силовых параметров манипуляционных механизмов на основе метода кинетостатического анализа.

3. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1 Введение в робототехнику.

Предпосылки развития мехатроники и области применения мехатроннных и робототехнических систем. Преимущества и перспективы развития таких устройств и систем.

Раздел 2 История развития робототехники.

Предыстория робототехники. Термин "робот". Три закона робототехники. Возникновение и развитие современной робототехники. Развитие отечественной робототехники. Термины и определения мехатроники и робототехники.

Раздел 3 Управление движением человека.

Постановка задачи. Общая схема управления движением человека. Нейроны. Мышцы. Центральная нервная система. Динамические уровни управления движением. Интеллект и творчество.

Раздел 4 Состав, параметры и классификация роботов.

Состав роботов. Классификация роботов по назначению. Классификация роботов по конструкции. Классификация по способу управления. Классификация по быстродействию. Параметры, определяющие технический уровень роботов. Манипуляционные системы. Рабочие органы манипуляторов.

Раздел 5 Системы передвижения мобильных роботов.

Классификация по типу внешней среды перемещения. Наземные универсальные системы передвижения. Гусеничные роботы. Колесные роботы. Шагающие роботы. Водные системы передвижения роботов. Воздушные системы передвижения роботов. Космические системы передвижения роботов.

Раздел 6 Сенсорные системы.

Назначение сенсорных систем. Классификация сенсорных систем. Контактные и бесконтактные сенсорные системы. Системы технического зрения.

Раздел 7 Устройства управления роботов.

Программные устройства управления. Адаптивные устройства управления. Интеллектуальные устройства управления. Релейное управление. Непрерывное программное управление. Человеко-машинные системы.

5

Групповое управление в робототехнических системах. Аппаратура управления роботов.

Раздел 8 Основы систем автоматического управления.

Понятие автоматического управления. Система автоматического управления. Теория автоматического управления. Системы автоматического регулирования. Классификация систем автоматического регулирования.

Раздел 9 Применение средств робототехники.

Классификация технологических комплексов с применением роботов. Компоновки технологических комплексов с роботами. Управление технологическими комплексами. Этапы проектирования технологических комплексов. Особенности роботизации технологических комплексов в действующих производствах. Гибкие производственные системы. Применение промышленных роботов на основных технологических операциях. Классификация технологических комплексов с роботами на основных технологических операциях. Сборочные робототехнические комплексы. Сварочные робототехнические комплексы. Применение промышленных роботов на вспомогательных операциях. Робототехника в непромышленных областях. Экстремальная робототехника.

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.1.

Таблица 1 - Перечень лабораторных работ

6

5. Самостоятельная работа студентов

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение студентами. Темы этой работы представлены в табл.2.

Таблица 2 - Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

Контроль самостоятельной работы студентов осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся. Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний студента.

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ студент допускается к сдаче зачета. Контрольные вопросы к зачету для бакалавров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Промышленные роботы (ПР).

2.Классы роботов широкого назначения.

3.Классификация промышленных роботов. Особенности применения роботов.

4.Гибкие производственные системы (ГПС).

5.Конструкции роботов.

6.Кинематика многозвенных манипуляторов.

7.Задачи кинематического исследования. Унификация ПР.

8.Захватные устройства.

9.Приводы промышленных роботов.

10.Общая характеристика манипуляторов роботов.

11.Общая структура системы программного управления.

12.Классификация систем программного управления.

13.Особенности системыциклового,позиционного и контурного управления.

14.Программное обеспечение систем управления адаптивных роботов.

15.Языки и системы программирования адаптивных роботов.

7

16.Системы интеллектуального управления.

17.Информационные системы. Системы очувствления бесконтактного типа.

18.Системы очувствления контактного типа.

19.Диагностирование состояния технологического оборудования и роботов в составе роботизированного технологического комплекса.

20.Дистанционное управление манипуляторами. Командное управление манипуляторами.

21.Копирующие системы управления манипуляторами.

22.Полуавтоматические системы управления манипуляторами.

23.Дистанционные системы управления роботами.

24.Основные особенности и принципы построения технологических процессов (ТП) с применением роботов.

25.Основы эксплуатации роботизированных комплексов.

26.Внедрение гибких автоматизированных систем на предприятиях мелко- и среднесерийного производства.

27.Примеры промышленного применения гибких автоматизированных

систем.

28.Основные направления повышения эффективности производства.

29.Промышленные роботы. Особенности применения роботов.

30.Кинематика многозвенных манипуляторов. Общая характеристика манипуляторов роботов.

31.Представление структуры манипуляторов.

32.Адаптивное управление роботами.

33.Системы очувствления бесконтактного типа.

34.Особенности применения дистанционно управляемых роботов и манипуляторов в разных отраслях промышленности.

Библиографический список

Основная литература Основная литература

1. Иванов А. А. Основы робототехники [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А.А. Иванов. - 2-е изд., испр. - М. : ИНФРА-М, 2018. - 223 с. - (Высшее образование: Бакалавриат). - ЭБС "Знаниум". - www.dx.doi.org/10.12737/textbook_58e7460f93d2e6.7688379.

Дополнительная литература

1. Затонский А. В. Информационные технологии: разработка информационных моделей и систем [Электронный ресурс]: доп. УМО вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия. / А.В.Затонский - М.: ИЦ РИОР: НИЦ ИНФРА-М, 2014 - 344 с.- ЭБС

"Знаниум". - http://znanium.com/bookread2.php?book=400563

8

Мещерякова Анна Анатольевна

Материалы для мехатроники и робототехники

Методические указания для самостоятельной работы

по направлению подготовки 15.03.06 Мехатроника и робототехника

профиль - Управление в мехатронных и робототехнических системах

и производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»