385

2

УДК 62-192:52

Системы ЧПУ, робототехника и обрабатывающие центры: Методические

указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки

15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» для

очной формы обучения / А.А. Грибанов; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ

ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 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 императора Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» предусмотрено изучение курса «Системы ЧПУ, робототехника и обрабатывающие центры».

В результате освоения дисциплины студент должен:

-знать: экономическое и социальное значение роботизации; назначение, классификацию и структуру промышленных роботов; принципы построения, функционирования и управления роботизированными комплексами и системами ЧПУ; технологические аспекты использования на погрузоч-но- разгрузочных и транспортно - складских работах; перспективы развития робототехники, в том числе гибко переналаживаемых роботизированных производственных систем.

-уметь: осуществлять синтез робототехнических комплексов на основе определения основных технологических характеристик, определения рабочей зоны робота; программировать ПР на базе учебного комплекса УРТК; моделировать на компьютере работу робота-штабелера; составлять программы для станков и деревообрабатывающих центров с ЧПУ.

-владеть: навыками построения структурно-кинематических схем манипулятора в соответствии с требованиями производства.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 4-го курса (8-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Объем дисциплины и виды учебной работы

4

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 изучению робототехнических комплексов и программированию оборудования с ЧПУ.

3. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ

Основные понятия, история и современное состояние робототехники; понятие робот; история промышленной робототехники; область применения промышленных роботов (ПР).

Раздел 2. ТЕРМИНОЛОГИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Основные определения и термины. Технические характеристики ПР. Классификация роботов.

Раздел 3. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Назначение и состав исполнительных устройств (ИУ); объекты манипулирования; захватные устройства. Кинематика многозвенных манипуляторов. Общая характеристика приводов ПР: пневмоприводы, гидроприводы. Электроприводы ПР.

Раздел 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ РОБОТОВ Назначение и классификация информационных систем. Подсистема контроля внутреннего состояния робота. Устройства оценки скорости и положения рабочего органа. Устройства аварийной блокировки и защиты; устройства диагностики и прогноза ресурса ПР; подсистема очувствления роботов: тактильные датчики, системы технического зрения, локационные устройства.

Раздел 5. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТАМИ Структура и организация управлением ПР. Структура и характеристики

исполнительных систем (ИС). Математическое описание динамики ИС робота. Структура и характеристики систем программного управления (СПУ). Программирование оборудования с ЧПУ в CAM. Устройства сопряжения

5

управления и передачи информации. Системы дистанционного управления (СДУ). Командные системы управления. Копирующие системы управления. Полуавтоматические системы управления. Супервизорные СДУ. Интерактивные СДУ. Программирование роботов.

Раздел 7. СИСТЕМЫ ЧПУ Числовое программное управление оборудованием и его роль в производстве.

Понятие системы ЧПУ и ее основные функции. Классификация и обозначение станков с ЧПУ, их характеристика. Управление движениями рабочих органов в станках с ЧПУ. Оси координат и направления движения в станках с ЧПУ.

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.2.

Таблица 2 – Перечень лабораторных работ

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение бакалавров. Темы этой работы представлены в табл.3.

6

Таблица 3 – Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

Контроль самостоятельной работы бакалавров 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 бакалавра.

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ бакалавр допускается к сдаче экзамена. Контрольные вопросы к экзамену для бакалавров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Основные понятия, история и современное состояние робототехники. Понятие робот.

2.Социально-экономическое значение робототехники.

3.Область применения промышленных роботов (ПР).

4.Основные определения и термины робототехники.

5.Классификация роботов и их поколения.

6.Назначение и состав исполнительных устройств ПР.

7.Объекты манипулирования.

8.Захватные устройства.

9.Механизмы передач схватов: прямая передача, клещевой захват, параллелограммные механизмы, ползуны.

10.Механизмы передач схватов: клещевой схват с кулисной передачей, кулачковым механизмом, зубчатый, винтовой.

11.Вакуумные и электромагнитные захватные устройства.

12.Кинематические пары в механике. Биомеханическая модель человеческой руки.

7

13.Пневмопривод ПР.

14.Гидропривод дроссельного управления с гидронасосом переменной подачи.

15.Гидропривод объемного управления.

16.Приводы роботов на базе электрических двигателей постоянного тока

(ДПТ).

17.Регулирование частоты и направления вращения ДПТ.

18.Приводы ПР на базе шаговых двигателей.

19.Силовые преобразователи электрической энергии.

20.Передаточные механизмы ПР. Зубчатые цилиндрические редукторы.

21.Тахогенераторы. Оптоэлектронный импульсный датчик.

22.Емкостный импульсный датчик. Индуктивный импульсный датчик

23.Датчик угла поворота на сельсинах.

24.Датчики линейных перемещений.

25.Контактные устройства искусственного осязания (тактильные датчики). 26.Дистанционные визуальные устройства (системы технического зрения).

Дистанционные локационные устройства.

27.Структура управления роботом. Система программного управления.

28.Характеристики систем управления степеней подвижности.

29.Математическое описание САУ степени подвижности.

30.Командные системы управления. Копирующие системы управления одно- и двустороннего действия.

31.Полуавтоматические системы управления. Супервизорные СДУ. Диалоговые СДУ.

32.Структура роботизированных производств.

33.Компоновка РТЯ и производственных подразделений.

34.Числовое программное управление оборудованием и его роль в производстве. Основные преимущества применения станков с ЧПУ.

35.Структура комплекса «Станок с ЧПУ». Понятие системы ЧПУ и ее основные функции.

36.Позиционные, контурные и комбинированные системы ЧПУ.

Библиографический список

Основная литература

1.Юревич, Е. И. Основы робототехники [Текст] : рек. УМО вузов по унив. политехн. образованию в качестве учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений / Е. И. Юревич . – 2-е изд. – СПб. : БХВ-Петербург, 2007. – 416 с.

2.Иванов, А. А. Основы робототехники [Текст] : доп. УМО по образованию в обл. автоматизир. машиностр. (УМО АМ) в качестве учеб.

8

пособия для студентов высш. учеб. заведений / А. А. Иванов. – М. : Форум, 2012. – 224 с.

Дополнительная литература

3. Кочетов, В. И. Системы ЧПУ и робототехника [Текст] : учеб. пособие / В. И. Кочетов; Фед. агенство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования, Воронеж. гос. лесотехн. акад. – Воронеж, 2005. – 155 с. + электронный вариант.

4. Грибанов А. А. Системы ЧПУ и робототехники [Текст] : метод. указания к лаб. работам для студентов по направлению подгот. 220700 – Автоматизация технол. процессов и пр-в / А. А. Грибанов, В. И. Кочетов; ВГЛТА . - Воронеж, 2013. - 40 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ; м/у №730.

Грибанов Андрей Анатольевич

Системы ЧПУ, робототехника и обрабатывающие центры

Методические указания для самостоятельной работы по направлению

подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и

производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

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