572

2

УДК 621.01

Дручинин, Д. Ю. Перспективные направления и технические решения в робототехнике Текст : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.04.02 – Технологические машины и оборудование / Д. Ю. Дручинин; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 12 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № __ от ________ г.)

Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ д-р техн. наук, проф. Д.Н. Афоничев

3

ВВЕДЕНИЕ

Одной из активных и эффективных форм подготовки квалифицированного специалиста инженерно-технического профиля является самостоятельная работа студентов.

В этой связи с учетом специфики учебных дисциплин по направлению подготовки 15.04.02 предлагается вынести на самостоятельное изучение ряд вопросов, указанных в настоящих методических указаниях, и тесно связанных со смежными или базовыми учебными дисциплинами.

Для качественного и осмысленного изучения материала указанных тем следует строго соблюдать и выполнять комплекс следующих организационнометодических требований и правил:

-тщательно изучить и уяснить план темы занятий;

-выбрать из рекомендуемого списка литературы при помощи преподавателя минимум один основной и один дополнительный источник информации;

-изучить в соответствии с планом лекции конкретные вопросы, критически и творчески оценив их сущность, практичность и перспективность;

-ответить на конкретные контрольные вопросы, указанные к теме;

-сделать выводы и представить свои собственные предложения по практическому применению изученного материала.

Реализация предложенных организационно-методических форм самостоятельной работы и ее действенный контроль позволит активизировать учебный процесс и повысить качество освоения компетенций, определенных Федеральным государственным образовательным стандартом.

4

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

Целью изучения дисциплины является приобретение студентами знаний и навыков в области передовых направлений развития робототехники как средства интенсификации производственных процессов.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

-уяснение принципов создания робототехнических систем;

-ознакомление с классами и компонентами роботов, перспективными направлениями их развития;

-изучение передовых технических решений в робототехнике;

-уяснение взаимосвязей между системами автоматизированного проектирования и созданием робототехнических систем.

Таблица 1 Объем дисциплины и виды учебной работы по дисциплине

«Перспективные направления и технические решения в робототехнике»

5

ТЕМЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ В РОБОТОТЕХНИКЕ»

Тема 1. Методологические основы робототехники.

План.

1.Возникновение современной робототехники.

2.Создание интеллектуальных роботов.

3.Развитие отечественной робототехники.

4.Современный технический уровень погрузочно-разгрузочных манипу-

ляторов.

5.Математическое описание исполнительных механизмов роботов.

6.Технологические требования к робототехническим системам, используемым в лесном комплексе.

Литература: основная [1], дополнительная [2, 3].

Контрольные вопросы

1.Современные предшественники роботов.

2.Что называется интеллектуальным роботом?

3.Основные тенденции развития робототехники.

4.Этапы развития отечественной робототехники.

5. Дата создания первого промышленного робота с техническим зрением? 6. Параметры оценки современного технического уровня погрузочно-

разгрузочных машин.

7. Какие задачи возникают при определении геометрических, кинематических и силовых параметров исполнительных механизмов робототехнических систем? Принципы их решения?

8. Допущения, используемые при математическом описании исполнительных механизмов роботов.

9. Особенности функционирования робототехнических систем в лесном комплексе.

10. Основные требования, предъявляемые к робототехническим системам лесного комплекса.

6

Тема 2. Подходы к пониманию проблем искусственного интеллекта.

План.

1.Интеллект и мышление.

2.Особенности работы правого и левого полушария мозга.

3.Творчество.

4.Процесс принятия решения.

Литература: основная [1].

Контрольные вопросы.

1.Что такое мышление? Основы мышления.

2.Фазы процесса мышления.

3.Понимание творческого процесса. Этапы творческой деятельности.

4.Перечислить этапы принятия решений.

Тема 3. Электромеханические, электромагнитные и гибридные исполнительные устройства роботов.

План.

1.Гидроприводы постоянной производительности и с постоянным давлением в системе.

2.Энергетические и статические характеристики приводов.

3.Комбинированные приводы.

4.Шаговые электродвигатели.

5.Рекуперация энергии в приводах.

6.Искусственные мышцы.

7.Микроприводы.

Литература: основная [1], дополнительная [3].

Контрольные вопросы 1. Основные схемы гидропривода, используемые в промышленных робо-

тах.

2. Методика расчета основных параметров гидропривода дроссельного регулирования.

7

3.Особенности функционирования цикловых приводов с цикловым позиционным управлением.

4.Пневматические дроссели.

5.Принцип работы комбинированных приводов.

6.Принцип действия шагового двигателя.

7.Какие два основных способа используются при рекуперации энергии в приводах роботов?

8.Способы создания искусственных мышц для робототехнических сис-

тем.

9.Особенности использования микроприводов в робототехнике.

Тема 4. Программирование промышленных роботов.

План.

1.Дискретное цикловое программное управление роботами.

2.Дискретное позиционное программное управление роботами.

3.Непрерывное программное управление роботами.

4.Адаптивное и интеллектуальное управление роботами.

Литература: основная [1].

Контрольные вопросы

1.Каковы особенности цикловых систем управления роботами?

2.Принципы совместного циклового управления приводами манипулято-

ров.

3.Что такое резонансные цикловые приводы?

4.Принципы совместного дискретного позиционного управления приводами манипулятора.

5.Для чего в системе непрерывного управления приводом робота используют звено-компенсатор?

6.Как осуществляется непрерывное управление приводом робота с коррекцией с помощью обратных связей?

7.Что такое робастные системы непрерывного управления приводом?

8.Особенности функционирования систем непрерывного управления с обратной связью по ускорению.

8

9.Принцип работы релейных систем управления.

10.В чем заключается совместное контурное управление приводами манипулятора?

11.Как работают системы совместного контурного управления с последовательной коррекцией и с динамической коррекцией с помощью обратных связей?

12.Принципы позиционно-силового управления манипулятором.

13.Адаптивное управление отдельным приводом и манипулятором.

14.Что такое интеллектуальное управление роботом. Системы интеллектуального управления.

15.Как осуществляется управление средствами передвижения роботов?

Тема 5. Комфортабельность двуногой ходьбы антропоморфных механизмов.

План.

1.Энергетические затраты двуного ходьбы антропоморфных механизмов.

2.Принцип комфортабельности двуногой ходьбы.

3.Периодическая комфортабельная ходьба.

Литература: дополнительная [4].

Контрольные вопросы

1.Что понимается под комфортабельным движением?

2.Как записываются уравнения движения центра масс системы и уравнение изменения ее кинетического момента при ходьбе?

3.Как формулируется принцип комфортабельности двуногой ходьбы?

4.Каковы особенности периодической комфортабельной ходьбы?

5.Преимущества использования роботов и роботизированных технологических комплексов в промышленности.

Тема 6. Взаимодействие робота с внешней средой.

План.

1. Устройства для измерения и контроля параметров внутреннего состояния систем и механизмов роботов.

9

2.Сенсорные устройства для контроля некоторых специфических параметров объектов манипуляции в лесном комплексе.

3.Числовые системы управления роботами.

Литература: основная [1], дополнительная [3].

Контрольные вопросы

1.Аналоговые и дискретные воспринимающие устройства информации.

2.Методика выбора датчиков для роботов.

3.Требования, предъявляемые к специальным сенсорным устройствам для лесного комплекса.

4.Виды и принцип функционирования сенсорных устройств, используемых в лесном комплексе.

5.Принцип функционирования числовой системы управления промышленным роботом.

Тема 7. Особенности проектирования некоторых типов робототехнических систем.

План.

1.Автоматизированные системы управления.

2.Унифицированные технические системы.

3.Мехатронные системы.

4.Мини- и микросистемы.

5.Робототехнические системы.

Литература: дополнительная [5].

Контрольные вопросы.

1.В чем отличие автоматизированных систем управления от систем автоматического управления?

2.Два основных типа автоматизированных систем управления.

3.Проблема симбиоза техники и человека и два варианта ее решения.

4.Какие принципы используются при проектировании унифицированных технических систем?

10

5.Что такое мехатронные системы?

6.Этапы становления мехатронных систем.

7.Типы микромехатронных систем.

8.Методы проектирования мини- и микросистем.

9.Какие части включает в себя техническое задание на проектирование

робота?

10.Какова общая последовательность этапов проектирования робота?

Тема 8. Перспективные робототехнические системы в лесном комплексе.

План.

1. Роботы и робототехнические комплексы для валки и транспортировки

леса.

2.Роботы, манипуляторы и робототехнические комплексы для выполнения операций очистки деревьев от сучьев, раскряжевки хлыстов, сортировки и учета круглых лесоматериалов.

3.Роботы и робототехнические комплексы лесопильнодеревообрабатывающих производств.

Литература: основная [1], дополнительная [3].

Контрольные вопросы.

1.Конструктивное исполнение и описание работы роботов и робототехнических комплексов для валки и транспортировки леса.

2.Конструктивное исполнение и описание работы роботов и робототехнических комплексов для выполнения операций очистки деревьев от сучьев, раскряжевки, сортировки и учета круглых лесоматериалов.

3.Конструктивное исполнение и описание работы роботов и робототехнических комплексов лесопильно-деревообрабатывающих производств.