Логвинов экзамен Вопросы и ответы

Экзаменационные вопросы по дисциплине:

«Проектирование роботов и робототехнических систем»

Осенний семестр 2014-15 учебного года

1. Основные термины и определения. Назначение и классификация робототехнических систем. Технические требования и технические характеристики промышленных роботов.

2. Определение технических характеристик ПР на основе анализа технологических факторов.

Компоновка и структура робота определяется методом многокритериальной оценки, при этом учитывают :

1)Относительный объём и форму рабочей зоны.

2)Траекторию рабочего органа.

3)Требования техпроцесса по реализации нескольких степеней подвижности с заданными техпараметрами.

4)Площадь, занимаемая роботом.

5)Простота конструкции.

Погрешность позиционирования определяется исходя из технологических требований с коэф. запаса 1,2-1,7

Надо также разумно распределить погрешности по степеням подвижности.

3. Общая характеристика процесса проектирования. Состав проектной документации. Этапы проектирования промышленных роботов.

Этапы:

1)Техническое задание - комплекс проектных документов, дающих общее представление об объекте, принципе его работы, назначении и основных параметров, могут рассмотрены несколько вариантов.

2)Разработка эскизного проекта – на стадии эскизного проекта решается ряд конструкторских задач, конструкции основных деталей, способы их сопряжения и фиксации, способы регулирования и обслуживания.

3)Технический проект – полное представление об устройстве объекта, содержит текстовые и графические констр. документы.

Конструкторские документы: чертежи, схемы, спецификации. Чертежи общего вида, сборочные чертежи и чертежи деталей. Схемы - структурные, функциональные, принципиальные, соединений. Чертежи и схемы комплектуются спецификациями и перечнями элементов.

4)Корректировка документации

5)Технический документ для серийного производства

6)Серийное производство

7)Периодические испытания.

4. Агрегатно-модульный принцип построения ПР. Определение технических характеристик ПР на основе анализа технологических факторов.

Два направления проектирования ПР:

1)Создание универсального ПР

2)Специализированные ПР

Агрегат робота – совокупность деталей и узлов, образующих механизм, предназначенный для выполнения движения по одной степени подвижности.

Исполнительный модуль – агрегат + двигатель, редуктор, датчики обратной связи.

Модуль-привод – включает в себя датчики, двигатель, редуктор и устройство управления.

Достоинства:

-Возможность построения спецроботов под конкретную задачу, не обладающих избыточностью и достаточно дешёвых.

- Сокращение времени и трудоемкости проектирования, так как они создаются на базе узлов.

- Повышение надежности в следствии отработаности унифицированных узлов.

- Удешевление производства и эксплуатации ПР в следствии ограничении номенклатуры деталей и узлов.

- Сокращение сроков подготовки обслуживающего персонала.

Недостатки:

- Отказ от выгодных конструктивных решений в пользу менее выгодных, но соответствующих агрегатно-модульному построению ПР.

- Возможное снижение характеристик.

5. Нейронные сети в решении задач робототехники. Понятие многослойного персептрона. Схема реализации процесса обучения.

6. Параметры движения ПР. Коэффициент повышения производительности Кн при замене человека роботом.

7. Кинематические погрешности и мертвый ход преобразователей движения.

8. Погрешности ввода обобщенных координат, вызванные податливостью преобразователей движения приводов.

9. Опоры: конструктивные варианты и технические требования. Опорные узлы поступательного перемещения.

10. Опорные узлы вращательного перемещения.

11. Расчет звеньев на жесткость: формула Мора, правило Верещагина.

12. Расчет на прочность звеньев манипулятора при статических нагружениях.

13. Податливость преобразователей движений: вала, зубчатой передачи, шпоночных и шлицевых соединений, резьбового соединения, соединения винт-гайка качения. Податливость при параллельном и последовательном соединении упругих элементов.

14. Приводы ПР. Достоинства и недостатки пневматического и гидравлического приводов. Структурная схема гидро- и пневмопривода.

15. Гидравлические системы управления. Гидростатика: основное уравнение; распространение давления, преобразование давления. Критерий Рейнольдса. Кавитация.

16. Виды гидропривода. Схемы объемного гидропривода: классификация, достоинства и недостатки. Принципиальная схема насосного гидропривода.

17. Структура гидравлических систем управления. Гидравлическая схема управления манипулятором.

18. Типы гидравлических насосов.

19. Требования к гидравлическим жидкостям. Классы чистоты масел.

20. Пневматические системы роботов. Достоинства и недостатки.

21. Свойства газов. Изотермический, изобарический, адиабатический процессы, уравнение Бернулли.

22. Преобразователи движения. Передача винт-гайка качения: достоинства и недостатки, расчет геометрических параметров.

23. Передача винт-гайка скольжения. Кинематический и силовой расчеты передачи. Дифференциальная и интегральная передачи.

24. Волновая зубчатая передача: конструкция, достоинства и недостатки, передаточное отношение, расчет геометрических параметров, к,п.д.

25. Планетарные передачи. Принцип работы и геометрический расчет.

26. Валы и оси. Проектировочный и проверочный расчеты.

27. Виды систем уравновешивания роботов. Грузовое уравновешивание статических нагрузок манипуляторов.

28. Муфты: назначение, классификация и конструкции.

29. Электромагнитные порошковые муфты.

30. Захватные устройства (ЗУ): классификация, характеристики и принцип действия. Кинематические схемы механических ЗУ.

31. Преобразователи движения механических схватов.

32. Захватные устройства; расчет усилий привода и захватывания, расчетные схемы. Основные схемы захватывания объекта.

33. Механические тормозные устройства: виды, требования, конструкция.

34. Направляющие устройства в роботах: основные типы. Направляющие с трением скольжения.

35. Направляющие с трением качения. Шариковые I,М-направляющие и шарикосплайновые направляющие.

39. Основные понятия, характеристики и показатели надежности.

40. Определение вероятности безотказной работы. Надежность в период нормальной эксплуатации и в период постепенных отказов.

41. Надежность сложных систем при последовательном и параллельном соединении независимых элементов,

42. Повышение надежности за счет резервирования.

43. Экстремальная робототехника. Определение и виды экстремальных роботов.

44. Области применения экстремальной робототехники.

45. Автоматизированные транспортно-складские системы (АТСС): типы и области применения, варианты компоновки линейного типа.

46. Конструктивная схема, принцип работы и технические характеристики роботов-штабелёров.

47. Методы проектирования роботов и робототехнических систем. Основные группы методов. Эвристические методы.

48. Цели и виды экспериментальных методов в создании роботов и робототехнических систем

49. Методы автоматизации процедур проектирования роботов. Методы оптимального проектирования.

50. Методы принятия решения решений в задачах параметрической оптимизации: однокритериальные задачи и задачи многокритериальной оптимизации.

51. Принятие решений при проектировании в условиях неопределенности.

52. Системный подход к проектированию роботов.