Содержание вопросов и заданий

№1 Предмет и задачи робототехники.

Робототехника — направление развития науки и техники в облас­ти механизации и автоматизации ручных операций.

Предметом робототехники является разработка и исследование роботов и свя­занная с этим совокупность проблем, начиная от теоретических исследований, расчетов, конструирования, создания роботизиро­ванных производств и управления ими и кончая вопросами анали­за экономических и социальных проблем внедрения роботов в промышленность. Основной областью применения робототехники является комплексная автоматизация производства, сокращение числа рабочих и изменение их функций.

Для реализации этих задач недостаточно исполь­зования традиционных средств автоматизации и механизации. Для этого необходимо создание принципиально нового средства, которое характеризовалось бы быстрой переналадкой для выпол­нения новых операций при большой номенклатуре изготовляемых деталей, частой смене объектов производства (изделий) и низкой их серийности и широкой универсальностью выполняемых дейст­вий.

Таким средством автоматизации нового типа, обладающим многофункциональностью механических действий, универсаль­ностью в отношении выполняемых операций и алгоритмов взаимо­действия с внешней средой является робот.

В общем представлении роботы — такой класс технических си­стем, который в своих действиях воспроизводит подобие двига­тельных и интеллектуальных функций человека. При этом робот отличается от традиционного автомата более универсальными воз­можностями, многоцелевым назначением, способностью перестрой­ки на выполнение разнообразных функций, различных трудовых операций и интеллектуальных действий, в том числе в изменяю­щейся и непредсказуемой обстановке.

№2 Роль ПР в производственном процессе.

Промышлен­ный робот представляет собой переналаживаемую автоматическую машину для выполнения различных манипуляционных действий в производственном процессе.

Внедрение промышленных роботов в промышленное производ­ство позволяет решать следующие вопросы:

осуществить практические мероприятия по комплексной автоматизации, в первую очередь для производств с мелкосерийным и индивидуальным характером выпуска изделий;

автоматизировать работу значительной части морально уста­ревшего оборудования благодаря использованию системы ЧПУ робота для управления технологическим оборудованием и, как следствие, автоматизации операций, ранее выполняемых вручную;

сократить сроки технологической подготовки производства и сроки перехода к освоению нового вида объекта производства при его замене или модернизации;

повысить коэффициент сменности работы основного технологи­ческого оборудования и интенсифицировать режимы его работы;

создать комплексно автоматизированные цехи и участки на базе станков с ЧПУ;

разработать мероприятия по созданию новых технологических процессов, которые невозможно реализовать при непосредствен­ном участии человека.

№3 Типовые узлы ПР.

Типовыми узлами (модулями) робота являются исполнитель­ные органы - механические руки-манипуляторы, управляющие устройства, приводящие в движение приводы манипуляторов, устройства накопления, хранения и переработки информации в виде микропроцессора, входящего в состав робота или автономной ЭВМ, а также блоки информации о состоянии внешней среды - сенсорные устройства. В ряде случаев робот снабжен органами передвижения.

Конструктивно робот может быть выполнен в напольном варианте - с перемещением на колесах, гусеницах или меха­нических ногах, и в подвесном варианте с пере­мещением по монорельсу либо тельферным балкам.

Промышленный робот состоит из манипулятора - руки, уст­ройства передвижения и устройства управления, содержащего пульт управления, запоминаю­щее устройство, вычислительное устройство, блоки управ­ления приводами манипулятора и устройства передвижения.

Манипулятор робота обычно представляет собой многозвен­ный шарнирный механизм с заданным числом степеней подвиж­ности, заканчивающийся кистью - захват­ным устройством для закрепления объекта манипулирования.

Пульт управления робота предназначен для ввода в управ­ляющее устройство задания в виде программы команд и контроля правильности исполнения задания. Запоминающее устройство предназначено для хранения информации о программе работы ро­бота, порядке взаимодействия блоков и других данных. В вы­числительном устройстве реализуется алгоритм управления роботом, а блок управления приводами манипулятора осуществляет подачу в требуемой последовательности команд на исполнительные органы - приводы манипулятора и устройства пе­редвижения робота.

№4 Переналаживаемые робототехнические системы.

Переналаживаемая робототехническая система (РТС) является, по существу, развитым робототехническим комплексом с мини­мальным числом основного технологического оборудования и про­мышленных роботов. Обычно РТС состоит из одного - трех стан­ков и робота, образующих в совокупности единую систему.

Степень универсальности оборудования нераз­рывно связана с видом производства. Для каждого из них су­ществуют определенные нормы и требования, обусловленные осо­бенностями основного технологического оборудования. В массовом производстве широко применяется специализированное оборудование, которое обеспечивает значи­тельно большую производительность, чем универсальное, которое применяется в мелкосерийном про­изводстве. Вместе с тем для специализированного оборудования характерна низкая эксплуатационная гибкость. По­этому при изменении характера производства и вида изготавлива­емого изделия специальное оборудование зачастую приходится снимать с производства и заменять новым, неся при этом серьез­ные капитальные затраты.

Этими недостатками не обладает универсальное оборудование, хотя его производительность ниже, чем специализированного.

№5 Агрегатно-модульный принцип построения ПР.

Устранить противоречия между универсальным и специализи­рованным оборудованием и объединить их преимущества можно путем использования агрегатного принципа построе­ния оборудования. Этот принцип основан на системном подходе, который применительно к роботизированному производству преду­сматривает одновременное решение задач по автоматизации производства и создание комплекса технических средств, функцио­нально взаимодополняющих друг друга и позволяющих компоновать из них широкую номенклатуру автоматизированного оборудования, обеспечивающего выполнение любой частной задачи.

Разработка модульно-агрегатных средств успешно может быть выполнена на базе широкой унификации объектов производства, типизации и групповой технологии. Последнему должны предше­ствовать обширные подготовительные работы во всех звеньях производства.

Модульно-агрегатные средства должны непрерывно совершен­ствоваться, развиваться и наращивать свои универсальные возможности увеличения числа компоновок.

Модульный принцип построения промышленных роботов состо­ит в том, что из конструктивно законченных, унифицированных или стандартных узлов - модулей - для каждой конкретно ре­шаемой задачи можно собрать робот или робототехническую си­стему, выполняющую функциональную задачу.

№6 Типовые модули ПР.

В качестве типо­вых модулей роботов и компонуемых из них робототехнических систем могут использоваться устройства подъема, подъема и по­ворота, поворота и перемещения с устройством фиксации, пово­рота, поворота и перемещения, вращения, качания, выдвижения, выдвижения и вращения, горизонтального хода руки, вертикального хода руки; движения кисти, элементы несущих конструкции и захватных устройств.

Конструкции модулей, содержащих приводные устройства, существенно различаются в зависимости от используемого в них привода: пневматического, гидравлического, электрического и ком­бинированного.

Тип управляющего устройства робота существенно влияет на конструкцию модулей с приводными устройствами - в них приме­няются различные конечные выключатели, релейные схемы, фа­зовые, кодовые и другие чувствительные устройства.

Конструктивные варианты модулей отличаются кинематиче­скими и силовыми характеристиками - параметрами усилий и мо­ментов в кинематических звеньях, величинами скоростей и уско­рений, линейных и угловых перемещений, и определяются усло­виями их эксплуатации (степенью пылезащищенности, взрывобезопасностью исполнения, теплозащищенностью, пожаробезопасностыо и др.).

№7 Преимущества использования модульного принципа построения ПР

Модульный метод конструирования промышленных роботов обусловливает следующие возможности:

Потребитель по желанию может выбрать конструкцию ро­бота оптимального типа.

Существенно сокращается цикл разработка-изготовление -внедрение робота, так как для создания нового робота использу­ются унифицированные модули.

Значительно снижаются затраты на проектирование и изго­товление одной модели промышленного робота.

Обеспечивается взаимозаменяемость между гидравлически­ми и пневматическими сервоприводами.

Появляется возможность конструирования робота, скомпо­нованного в любой системе координат (прямоугольной, цилиндри­ческой, сферической, комбинированной) с широким диапазоном перемещения руки, а при необходимости - с предельным упрощением конструкции до использования только одной или двух координат.

Расширяются области применения роботов, так как робот модульной модификации обладает большей универсальностью (избыточностью) по сравнению с роботами обычной конструкции, поэтому он легко может быть перекомпонован на выполнение различных операций.

Существенно упрощается ремонт робота в процессе эксплуатации, а также проведение профилактических, регламентных и контрольно-регулировочных работ. Создаются условия для раз­работки и внедрения средств диагностики роботов в процессе их эксплуатации.

Однако самое главное в использовании модульного метода конструирования заключается в том, что он позволяет практиче­ски реализовать идею переналаживаемых робототехнических си­стем (РТС).

№8 Построение оптимальной компоновки РТС.

Виды компоновки РТС определяются рабочей зоной манипу­лятора, размещением в ней средств упорядочения среды (СУС), технологического оборудования и транспорта. Оптимальные ком­поновки РТС должны отвечать следующим требованиям: наибо­лее простой доступ руки робота во все необходимые точки рабочей зоны; максимум коэффициента использования рабочего простран­ства; максимум коэффициента заполнения площади РТС.

Под наиболее простым доступом в необходимые точки рабочего пространства понимают такое раз­мещение средств упорядочения среды, технологического и транс­портного оборудования, при котором на выполнение всех не­обходимых операций будет затраче­но наименьшее время.

Одним из важнейших показателей опти­мальной компоновки РТС являются коэффициент использования рабочего пространства и коэффициент заполнения площади.

После оптимизации компоновки РТС составляют подробную технологическую карту сборочного процесса, на основании кото­рой строится циклограмма работы РТС и вычисляется ее произ­водительность.

Циклограмма работы РТС является основой для синтеза электрической, пневматической и гидравлической схем РТС.

№9 Коэффициентом использования рабочего пространства робота и коэф­фициент заполнения площади.

В об­щем случае робот выполняет следующую последовательность дви­жений: движение захвата детали; движение от места захвата де­тали в зону сборки; движение установки детали; движение съема готового изделия; движение к месту укладки готового изделия, дви­жение к месту захвата присоединяемой детали.

Траекторию перемещения захватывающего устройства робота можно разделить на пять траекторий: перемещение в позиции загрузки; перемещение в свободном пространстве; перемещение в зоне сборки; перемещение в свободном пространстве; переме­щение в зоне укладки готового изделия.

Если считать полезными все перемещения, кроме перемеще­ний в свободном пространстве, то объем полезной части прост­ранства робота

V­n= V­n1 +V­n3 +V­n5

где V­n1 V­n3 V­n5 - соответственно первая, третья и пятая рабочие зоны, обслуживаемые роботами.

Отношение полезного объема пространства ко всему рабочему объему пространства робота Vpn будем называть коэффициентом использования рабочего пространства робота

Kpn= Vn /Vpn

Для оценки площади, занимаемой всем технологическим оборудованием как основным, так и вспомогательным, используется коэффициент заполнения площади

Кзп=Sп/( Sто +Sрп +Sвсп)

где Sп - площадь, занимаемая всем оборудованием;

Sто - площадь, занимаемая основным технологическим оборудованием; Sрп - пло­щадь, занимаемая роботом;

Sвсп - площадь, занимаемая вспомога­тельным оборудованием.

Таким образом при проектировании РТС необходимо стре­миться к максимизации коэффициентов использования рабочего пространства робота и коэффициента заполнения площади РТС.

№10 Кинематическая структура ПР.

Для перемещения тела в пространстве и для его про­извольной ориентации механизм перемещения должен иметь не менее шести степеней подвижности: три - для осуществления транспортных (переносных) движений и три - для ориентирующих движений. Человеческая рука имеет от предплечья до фалангов пальцев 22 степени подвижности, что и предопределяет уни­версальные возможности человека при выполнении им производ­ственных функций. Эквивалентом че­ловеческой руки может явиться механизм, имеющий ту же совокупность движений, к которой в общем случае сводятся движения человеческой руки. Этот механизм является механизмом промышленного робота с шестью основными степенями подвижности X, U, Z, ах, ау, аг, а также с седьмой степенью подвижности, обеспечивающей дви­жение губок захватного устройства.

Кинематическая структура промышленных роботов и их двига­тельные возможности определяются видом и последовательностью расположения кинематических пар. В свою очередь, требуемый ха­рактер движения рабочих органов промышленных роботов при, выполнении вспомогательных и технологических операций и переходов определяется производственными условиями. При этом различают глобальные региональные и локальные движения.

Глобальные движения - перемещения на расстояния, пре­вышающие размеры самого робота, если производственные условия требуют обслуживания протяженных технологических объектов. Возможность совершать глобальные движения определяет мобильность робота, и для реализации их робот снабжается по­движным основанием; в противном случае робот стационарен.

Региональные движения - перемещения рабочих органов ПР в различные зоны рабочего пространства, определяемого размерами кинематических звеньев стационарных роботов, причем определяю­щими конфигурацию и размеры рабочего пространства робота и его маневренность являются звенья кинематики руки. Региональные движения относятся, таким образом, к внутриоперационным движениям.

К локальным движениям рабочих органов принято относить пе­ремещения, соизмеримые с их размерами, главным образом, ориен­тирующие и транспортные возможности кисти, за счет которых обеспечиваются ориентация объектов, их установочные перемещения, движения губок, т. е. технологические движения.

№11 Системы координат ПР.

В зависимости от используемых видов кинематических пар в структуре промышленного робота обеспечиваются поступательные, вращательные и комбинированные группы движений. Использование поступательных П и ротационных Р кинематических пар с осью вращения, параллельной оси звеньев кинематической пары Рп , а также с осью вращения, перпендикулярной оси одного из звеньев пары Рк дают возможность создавать промышленные роботы с необходимыми рабочими зонами функционирования и работающими в определенной заданной си­стеме координат.

На основе этих пар возможна реализация четырех основных схем ПР, работающих, соответственно, в прямоугольной, цилин­дрической, сферической с рабочей зоной в виде полой сферы и сферической с рабочей зоной в виде сплошной сферы системах координат.

Пря­моугольная система в устройствах позиционирования предпочтительнее в специализированных промышленных роботах, выполняю­щих, в частности, сборочные операции.

Наибольшее распространение среди промышленных роботов для целей транспортирования, переадресования, обслуживания техноло­гического оборудования получила компоновка в цилиндрических координатах.

Применение сферической системы позиционирования позволя­ет сочетать компактность и повышенную жесткость с высокими динамическими нагрузками.

№12 Свойства кинематических структур ПР.

Возможные кинематические структуры ПР отличаются большим разнообразием и определяются как сочетанием кинематических пар, так и их последовательностью расположения. Анализ возможных вариантов

кинематических структур позволяет сделать следующие выводы:

количество возможных вариантов уменьшается с уменьшением числа ротационных пар;

у отдельных структур есть возможно­сть работы в труднодоступных зонах, что имеет важ­ное значение при выборе компоновки манипуляционной системы, обеспечивающей обход препятствий;

задача произвольной ориентации объекта обеспечивается струк­турами, имеющими три ротационных пары, оси которых последо­вательно развернуты на 90°.

Если предположить, что ПР по четырем схемам обладают срав­нимыми параметрами, то из них ПР со схемой с тремя ротационными парами обеспечивает наибольшую рабочую зону. Вместе с тем промышлен­ные роботы, имеющие компоновку по схеме с ротационным парами, обладают наименьшей точностью позиционирования рабочих ор­ганов, составляющую 0,6—0,7 точности ПР, работающих в прямо­угольной системе координат и имеющих только поступательные пары. Роботы с компоновкой, обеспечивающей работу в цилиндрической системе координат, имеют точность 0,8— 0,85 точности прямоугольной. Это обусловлено тем обстоятель­ством, что при ротации условия соблюдения передаточного отношения оказываются наиболее неблагоприятными и изменяются с вылетом руки. Это обстоятельство необходимо учитывать при вы­боре манипуляционной системы промышленного робота, выполнен­ной в той или иной системе координат.

Анализ возможных компоновок ПР позволяет обосновать обоб­щенную структуру манипуляционной системы робота, состоящую из следующих основных элементов (модулей): основания; колонны (стойки), крепящейся к основанию; руки (рук), крепящейся к ко­лонне; кисти, укрепленной к руке; технологических механизмов (мо­дулей), крепящихся к кисти; захватного устройства (рабочего орга­на для технологических ПР), крепящегося к технологическому ме­ханизму. Для подвижных ПР добавляются такие модули: направ­ляющие и тележка (в обоих случаях для напольного или подвес­ного исполнения).

№13 Математическое описание движения рабочих органов ПР.

В процессе манипулирования наибольший интерес представляет характер взаимодействия между рабочим органом ПР и объектом производства. Поэтому основной задачей является описание движе­ния рабочих органов ПР в области рабочей зоны при необходимости переноса объекта из одной ее точки в другую. В качестве исходной точки принимают точку S рабочего органа манипулирующей систе­мы, расположенную на его оси симметрии. Состояние манипулирующей системы определяется при этом положением ру­ки, а следовательно, вектором r, исходящим из основания ПР до точки S рабочего органа. Таким образом, началом вектора r явля­ется неподвижная система координат XYZ, а его окончанием - вторая подвижная ортогональная система координат X'Y'Z', опре­деляющая ориентацию руки. Вектор r и положение подвижных координат устанавливаются положением осей подвижных звеньев манипуляционной системы. Устанавливая соответствие во време­ни между указанными системами координат, получают математи­ческое описание движения рабочих органов ПР.

При выборе варианта кинематической схемы ПР прежде всего следует учитывать, что манипуляционная си­стема робота должна обеспечивать выведение рабочих органов в любую точку заданной рабочей зоны с требуемой точностью и допускать при этом необходимую угловую ориентацию рабочего органа в этих точках.

В общем случае кинематическая структура должна обеспечивать общее число степеней подвижности K<=М + N, где

M>6 – число степеней подвижности манипуляционной системы,

N число степеней подвижности губок захватных устройств.

Иногда для придания манипуляционной системе большей маневренности, вызванной требова­ниями обхода препятствий в рабочей зоне или обслуживания трудно­доступных участков, используется избыточная структура с числом степеней подвижности K>M+N. Как правило, при этом прибегают к компоновкам ПР, работающим в сфериче­ской системе координат

Таким образом, прак­тическая потребность диктует необходимость создания манипуляционных систем промышленных роботов с избыточными степенями подвижности, хотя это требование противоречит условиям обеспече­ния максимальной точности и простоты конструкции.

№14 Классификация захватных устройств.

Группа звеньев структуры ПР, обеспечивающих выполнение опера­ции захвата и удержания объекта, контроля его свойств и пара­метров, а также осуществляющих ориентирующие и посадочные движения, может быть отнесена к технологическим модулям ПР. Возможности манипулирования объектами определяются подвиж­ностью цепи кисть - механизм технологических перемещений схвата.

При конструировании захватных устройств учитывают форму и свойства захватываемого объекта, условия протекания технологи­ческого процесса и особенности применяемой технологической ос­настки, чем и обусловлено многообразие существующих захватных органов ПР. Наиболее важными критериями при оценке выбора захватных органов являются приспосабливаемость к форме захватываемого объекта, точность захвата и сила захвата.

В классификации захватных устройств (ЗУ) в качестве классификационных выбраны признаки, характеризующие объект за­хвата, процесс захвата и удержания объекта, обслуживаемый тех­нологический процесс, а также признаки, отражающие структур­но-функциональную характеристику и конструктивную базу ЗУ.

К факторам, связанным с объектом захвата, относятся форма объекта, его масса, механические свойства, соотношение размеров, физико-механические свойства материалов объекта, а также со­стояние поверхности.

Так, масса объекта определяет требуемое усилие захвата, т. е. грузоподъемность ПР, и позволяет выбрать тип привода и конструктивную базу ЗУ; состояние поверхности объекта предопределяет материал губок, которыми должно быть снабжено ЗУ; форма объекта и соотношение его размеров также влияют на выбор конструкции ЗУ.

Свойства материала объекта влияют на выбор способа захва­та объекта, необходимую степень очувствления ЗУ, возможности переориентирования объектов в процессе их захвата и транспор­тирования к технологической позиции. В частности, для объекта с высокой степенью шероховатости поверхности, но нежесткими механическими свойствами, возможно применение только «мяг­кого» зажимного элемента, оснащенного датчиками определения усилия зажима.

№15 Выбор оптимальной конструкции захватного устройства.

Решение задачи выбора оптимальной конструкции ЗУ невоз­можно без учета факторов, связанных с процессом захвата и удержания объекта. Это прежде всего факторы собственно захва­та и удержания, а также совмещения процесса захвата и удер­жания с выполнением какой-либо вспомогательной или основной технологической операции, например комплектации, сборки, свар­ки, переориентирования, контроля положения и формы. Такой под­ход, позволяющий совместить контрольные, транспортные и основ­ные переходы, способствует оптимизации состава технических средств в робототехнической системе и в то же время повышает производительность сборочных систем.

Важным фактором, связанным с процессом захвата и удержания объекта, является кинематика связи ЗУ — объект. При взаимодействии захвата с объектом произвольной формы, закрепленным в неподвижной оснастке, требуется обеспечить по­датливость захвата по шести направлениям: вдоль трех взаимно перпендикулярных осей и вокруг них. Однако это число может быть уменьшено благодаря особенностям формы детали и губок, условиям закрепления детали и подвижности элементов оснастки.

При наличии жестких губок захватные органы могут контак­тировать с поверхностью захватываемого объекта теоретически не более, чем в трех точках. Точки контакта являются точками наложения связей на захватываемый объект, и поэтому важно, чтобы их было достаточно для его удержания, а места наложения связей не должны препятствовать выполнению технологической опе­рации и не быть избыточными. Практически число точек контакта и мест наложения удерживающих связей зависят от кинематики пары захватываемого тела-объекта и губок захватных органов.

№16 Передаточные механизмы манипуляционных систем промышленных роботов.

В качестве передаточных механизмов применяются рычаги, тяги, зубчатые сектора, рейки и другие устройства, боль­шое многообразие которых значительно затрудняет унификацию передаточных механизмов, а следовательно, выбор наиболее оп­тимального варианта. Однако перечисленные механические эле­менты передаточных механизмов не являются универсальными, что не способствует обеспечению мобильности, увеличению на­дежности, улучшению и упрощению компоновки и конструкции манипуляционных систем ПР, а также сокращению сроков их проектирования. В этом плане выгодно использование гибких ме­ханических передаточных механизмов (ГПМ), структура которых позволяет придавать им различные фиксируемые пространствен­ные положения, не нарушая рабочей функции. Они подразделя­ются на механизмы одностороннего и двустороннего действия. В зависимости от вида и структуры передаточных звеньев в механизмах одностороннего действия рабочими нагрузками мо­гут быть сжимающие или растягивающие усилия; при этом сило­вое замыкание и отвод исполнительного механизма в исходное по­ложение осуществляется, как правило, с помощью пружины.

При необходимости передачи нагрузки как при прямом, так и при обратном ходе используются механизмы двустороннего дейст­вия, которые могут быть пространственными (троссового типа) и плоскостными (ленточного типа).

№17 Шариковый передаточный механизм (ШПМ).

В автоматах различного назначения наибольшее применение в качестве передаточных механизмов нашли механизмы односто­роннего действия (обычно передающие сжимающие усилия). К наиболее рациональным и простым по конструктивному испол­нению, надежным и удобным в эксплуатации можно отнести ша­риковый передаточный механизм и его модификации. Такие механизмы являются особенно рентабельными при создании раз­груженных конструкций ПР, у которых с целью уменьшения инер­ционных факторов и повышения к. п. д. исполнительных звеньев приводные двигатели располагаются на основании либо значи­тельно удалены от приводимого в движение звена.

Шариковый передаточный механизм, представляет собой систему последовательно расположенных в стальной или латунной калиброванной трубке шариков, разделенных втулками. Трубка заполнена густой смазкой. Вся передаточная система имеет пару толкателей, расположенных со стороны исполнительного механизма и прог­раммоносителя.

№18 Волновые механические передачи.

Принцип действия волновых механических передач основан на передаче и преобразовании дви­жения путем волнового деформирования одного из звеньев меха­низма. Наиболее простой является фрикционная волновая переда­ча. Такая передача состоит из трех элементов: гибкого колеса 1, жесткого колеса 2 и генератора волн деформации 3. Наружный диаметр недеформированного гиб­кого колеса меньше внутреннего диаметра жесткого колеса.

Гибкое колесо выполнено в виде кольца, переходящего в гибкий цилиндр. Оно выполняет роль кинематического звена, в то время как гибкий цилиндр выполняет роль упругой связи деформируемо­го кольца с другим жестким недерформируемым элементом пере­дачи, например, с ведомым валом или корпусом.

Существуют также волновые механические передачи без гиб­ких цилиндров. В них гибкое колесо представляет собой кольцо с двумя зубчатыми венцами зацепляющимися с двумя жесткими колесами. Волновой генератор у них общий.

№19 Системный подход как метод проектирования сложных производственных систем.

Основой методологии инженерно-технической деятельности яв­ляется системный подход к проектированию и конструированию как к объектам целенаправленной деятельности человека, учитывающий все существенные социально-технические связи создаваемого объекта с окружающим миром. Сюда включаются все аспекты ин­женерной деятельности, учитывающие необходимость правильного определения общественной потребности в создании технического объекта с заданными технико-экономическими характеристиками, расходом природных ресурсов и влиянием на окружающую среду.

Системный подход представляет основу системного проектиро­вания, которое может быть противопоставлено локаль­ному проектированию.

Системный подход - метод анализа материальных комплексов и признаков его действия в процессе проектирования с системных позиций.

К понятию «сложный объект» или «система» относятся объекты любой природы, которые можно условно или физически расчленить на совокупность более простых взаимосвязанных между собой час­тей. К категории системных относятся только те объекты, которые состоят из отдельных частей и элементов, но обла­дают целостным характером функционирования. Системные объек­ты обладают новыми функциями и свойствами которых может не быть у отдельных составляющих их элементов.

Системные объекты и процессы Р описываются системными характеристиками: связями С с окружающей средой, структурой N, функцией F и набором свойств L, т. е. Р={С, N, F, L}

Сущность системного подхода состоит в рассмотрении исследуе­мого объекта как системы, состоящей из множества взаимосвязан­ных между собой элементов, выполняющих определенную функцию для достижения цели. Исследование свойств этих элементов, спе­цифических связей, присущих элементам комплекса, разработка определенных методов их описания и изучения составляют основу системного подхода.

№20 Системный анализ производственных систем.

В основу системного анализа положены следующие гипотезы:

описание элемента системы не имеет самостоятельного значения, так как он исследуется не в изолированном виде, а с учетом его роли в функционировании всей системы;

исследование системного объема не исчерпывается описанием его элементов, а принимается во внимание характер взаимосвязи между элементами;

одному и тому же исследуемому объекту присущи одновремен­но разные характеристики, параметры, функции (одним из прояв­лений этого является иерархическое строение системы);

исследования объекта неотделимы от исследований условий его функционирования;

при исследовании сложных систем предполагается зависимость состояния всей системы от состояния ее элементов и наоборот.

Основой методологии системного анализа является операция количественного сравнения альтернатив с целью выбора альтерна­тивы, подлежащей реализации. Иначе, системный анализ можно определить как формальное рассмотрение альтернативных кон­струкций комплекса с целью количественного определения наилуч­шей, исходя из математических критериев оптимальности, т. е. формализация проблемы с последующей оптимизацией.

№21 Решение инженерных задач на базе систем­ного анализа.

В общем виде схема решения инженерных задач на базе систем­ного анализа состоит в следующем:

постановка решаемой задачи — установление цели, выявление условий и ограничений при решении и достижении цели, установ­ление границы исследуемого комплекса и критерия эфективности его состояния, выявление взаимосвязей между элементами комп­лекса и их оценки;

анализ решаемой задачи — установление границ структурных составляющих и существенных связей между ними, уточнение дан­ных, описывающих состояние структурных составляющих, провер­ка возможности использования установленных критериев, разра­ботка схемы решения задачи, установление возможных вариантов решения задачи, подлежащих сравнению для выбора оптималь­ного;

решение поставленной задачи — разработка плана решения за­дачи, установление количественной оценки связей между струк­турными составляющими, оценка частичных и полных решений, принятие решения, подлежащего реализации.

№22 Системы автоматизированного проектирования.

Характерными недостатками традиционных методов проектиро­вания являются: недостаточный анализ и учет взаимосвязей меж­ду отдельными элементами проектируемых комплексов, наличие субъективизма в принятии отдельных решений, ограниченность в сопоставлении и оценке различных вариантов решения поставлен­ной задачи.

Устранение этих недостатков возможно при создании систем проектирования, основанных на применении современных матема­тических методов и средств вычислительной техники на всех эта­пах процесса проектирования, т. е. создание систем автоматизи­рованного проектирования (САПР).

Под САПР понимают совокупность взаимосогласованных и увязанных друг с другом моделей стандартных и типовых про­цедур, образующих логическую схему построения проекта и пред­назначенных для принятия проектных решений и управления про­цессом разработки изделий на основе математических методов и средств вычислительной техники.

САПР - это организационно-техническая (человеко-машинная) система, состоящая из комплекса средств автоматизации проекти­рования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями про­ектной организации или коллективом специалистов (пользовате­лем системы), и выполняющая автоматизированное проектирова­ние. Комплекс средств автоматизации проектирования состоит из совокупности средств методического, организационного, информа­ционного, программного и технического обеспечения.

САПР является системной категорией, и системный подход к ee построению заключается во всестороннем отображении моде­лей проектируемых объектов в модели процесса проектирования, и наоборот.

№23 Принципы построения САПР.

В соответствии с требованиями системного подхода в разра­ботке САПР должны реализовываться следующие принципы.

Блочно-модульный принцип, по которому система состоит из отдельных частей, имеющих функциональную и качественную определенность, и формируется не за один процесс, а отдельными участками - блоками, модулями (например, блоком ограничений, блоком кинематического анализа, модулем расчета растягиваю­щих усилий).

Принцип информационного единства, по которому все пото­ки информации в системе должны быть совместимы. Необходимо ввести один язык для описания информации, единую систему от­счета, общую идентификацию. Для формирования и работы с про­граммами управления проектированием удобно использовать про­блемно-ориентированные языки, которые строятся двумя спосо­бами: с помощью дескрипторов (ключевых слов) и командных процедур или путем добавления специальных процедур в универ­сальные алгоритмические языки.

Принцип адаптации и развития, по которому система долж­на быть приведена в соответствие со сложившейся практикой проектирования.

Принцип иерархии, подразумевающий иерархическое строе­ние не только моделей и процессов, но и задач, критериев и т. д.

Принцип итераций, означающий, что система работает по принципу последовательных приближений (методу итераций). Это обусловлено тем, что многие параметры на начальной стадии за­даются из статистических соображений, а затем уточняются.

Рис. Структура САПР.

Рис. Последовательность проектирования.

№24 Этапы и принципы имитационного моделирования.

Моделирование с использованием ЭВМ, т.е. имитационное моделирование является в настоящее время одним из наиболее эффективных средств исследования сложных систем. Традиционная схема такого исследования включает такие этапы:

формализацию системы с целью построения её математической модели;

разработку и составление моделирующего алгоритма (т.е. алгоритмической модели) и программы реализующей его;

проигрывание моделирующего алгоритма на ЭВМ;

обработку и анализ результатов моделирования.

Рис. Структурная схема имитационного моделирования.

В схеме имитационного моделирования этапы построения модели и проведения имитационных экспериментов разделены. Это обусловлено именно тем, что машинная модель при формировании плана эксперимента рассматривается как черный ящик. На этапе построения модели определяются её параметры, при этом значительную роль играют методы идентификации. Результаты её имитационных экспериментов могут влиять на вид моделирующего алгоритма лишь после их проведения. Например, если в процессе эксперимента выяснится, что выходные результаты слабо зависят от того или иного параметра, то это может послужить причиной упрощения модели (а, следовательно, изменения моделирующего алгоритма), состоящего в устранении данного параметра и соответствующем уменьшении размерности модели.

№25 Виды имитационного моделирования.

В зависимости от степени формализации исследуемой системы и способа построения моделирующего алгоритма различают:

моделирование с применением численных методов;

вероятностное, или статистическое моделирование с использованием специальных алгоритмических языков моделирования.

Моделирование с применением численных методов осуществляют в тех случаях, когда систему удается описать легко обозримыми и достаточно строгими математическими соотношениями. Его недостаток заключается в том, что структура моделирующего алгоритма и структура информации определяются численным методом, а не структурой и свойствами исследуемого процесса. Изменение требований к режиму моделирования (добавление незначительного числа параметров в модель или повышение требований к точности результатов) может привести к замене численного метода, а, следовательно, замене алгоритма.

Применение метода статистического моделирования делает моделирующий алгоритм по структуре близким к алгоритму функционирования исследуемой системы. Изменение условий моделирования не приводит к существенным изменениям алгоритма, который может просто дополнятся новыми блоками или проигрываться большее число раз на ЭВМ (при повышении точности моделирования).

Общепринятая схема статистического моделирования содержит три блока:

блок имитации случайных процессов воздействующих на систему;

блок программы функционирования системы;

блок статистической обработки результатов моделирования.

Статистические имитационные модели являются программным воспроизведением структуры системы и тех элементарных действий, которые выполняют её отдельные элементы. Недостаток статистического метода - необходимость большого количества машинного времени для его реализации.

№26 Структура манипулятора.

Исполнительный механизм робота – манипулятор – представляет собой пространственный механизм с несколькими степенями свободы, снабженный по каждой из них управляемым приводом. Движения от приводов передаются звеньям манипулятора, которые называются основными. Для захвата объектов манипуляторы оснащаются захватными устройствами (схватами).

В состав манипулятора входят следующие механизмы:

• основной механизм;

• передаточные механизмы;

• механизмы захватных устройств;

• механизмы уравновешивания;

• механизмы развязки движений.

Основной механизм содержит несущие звенья и может быть схематично представлен как незамкнутый пространственный механизм с несколькими степенями свободы.

Передаточные механизмы в манипуляторе предназначены для передачи движения от двигателей к основным звеньям. В качестве передаточных используются различные виды механизмов и передач: рычажные, зубчатые, мальтийские, шарико-винтовые, зубчато-ременные, волновые и др. Степень сложности передаточного механизма существенно зависит от расположения двигателей.

При анализе и проектировании такой системы основными являются задачи обеспечения управляемости системы, кинематической развязки движений, выбор наиболее простой структуры передач и места расположения приводов.

Из решения задачи точности позиционирования робота определяются требования к точности изготовления деталей основного и передаточного механизмов.

Под кинематической развязкой движений манипулятора понимается независимость параметров движения по отдельным степеням подвижности. Такая зависимость появляется при использовании сложной структуры шарнирно-зубчатых механизмов планетарного типа.

В схемах с размещением приводов на основании движение к основным звеньям манипулятора передается по многозвенным кинематическим цепям, длина которых к тому же возрастает в случае применения дополнительного механизма развязки.

№27 Структура механической системы промышленного робота.

Механическую систему робота, по аналогии с человеком, подразделяют на две подсистемы:

• скелетную, или несущую, механическую систему;

• мышечную, или исполнительную, систему.

Несущая механическая система обеспечивает рабочую зону робота, его жесткость и служит для установки элементов исполнительной системы.

Исполнительная система обеспечивает перемещение звеньев несущей механической системы с заданными динамическими параметрами: ускорением, точностью, скоростью. Исходными данными для проектирования исполнительной системы являются:

• динамические параметры и перемещения степеней подвижности;

• структура несущей механической системы;

• конструктивное исполнение и структура ориентирующего механизма;

• распределения масс несущей механической системы;

• размеры рабочей зоны.

Несмотря на достаточно большие различия в функциях несущей и исполнительной системы, они достаточно тесно связаны между собой, оказывают значительное влияние на конструктивное исполнение друг друга и их элементы входят в модули роботов.

В исполнительную механическую систему входят:

• исполнительный элемент привода;

• передаточные механизмы;

• ориентирующие механизмы;

• рабочий орган;

• устройства выбора люфта.

В несущую механическую систему входят:

• звенья;

• устройства соединения звеньев.

№28 Основные этапы проектирования.

В общем случае этапы проектирования исполнительной механической системы следующие:

1. структурный синтез;

2. кинематический синтез;

3. динамический синтез;

4. оптимизационный синтез с учетом многих критериев.

Следует отметить, что на всех этапах синтез манипуляционных механизмов имеет существенные особенности по сравнению с синтезом механизмов с одной степенью свободы.

На этапе структурного синтеза необходимо формулировать критерии, позволяющие решать задачу выбора структуры манипулятора по различным условиям движения выходного звена. Одна из задач структурного синтеза – выбор структуры (компоновки) промышленного робота из отдельных модулей и агрегатов по условиям выполнения заданных технологических движений.

На этапе кинематического синтеза манипуляторов решается задача выбора постоянных параметров кинематической схемы механизма. Помимо этого возникает целый класс задач синтеза по заданным условиям движения твердого тела или его элементов. Условия движения могут быть заданы значениями координат в их производных в отдельные моменты времени или уравнениями (или неравенствами), формализующими требования к движению выходного звена манипулятора.

На этапе динамического синтеза решается задача выбора параметров динамической схемы механизма: масс, их расположения, жесткостей звеньев. Для механизмов манипуляторов эти задачи решаются на основе построения динамических моделей и моделирования их движения на ЭВМ.

Далее проектируют приводные и передаточные механизмы.

№29 Выбор типа привода.

Как известно, в роботах применяют следующие типы приводов:

• пневмоприводы;

• гидроприводы;

• электроприводы;

• механические приводы.

Пневмоприводы в роботах применяют редко из-за низких жесткостных характеристик и ограниченной гибкости программирования. Гидроприводы по сравнению с электроприводами обеспечивают более высокие параметры роботов (высокую грузоподъемность промышленных роботов, возможность управления в широком диапазоне скоростей и ускорений), однако их эксплуатационные расходы выше ввиду необходимости обеспечения высокой чистоты масла и отсутствия утечек. Поэтому в последнее время чаще применяются электроприводы, особенно в связи с разработкой высокомоментных и высокооборотных электродвигателей.

Механические приводы используются, главным образом, в моделях промышленных роботов, когда не требуется частая переналадка и грузоподъемность ограничена при достаточно большом быстродействии манипулирования объектами.

Наиболее перспективными являются вибродвигатели с высокими энергетическими показателями (незначительное потребление энергии, достаточная удельная мощность) и точностными характеристиками, с возможностью дискретного управления при хороших динамических характеристиках. Также вибродвигатели характеризуются высокой разрешающей способностью по перемещению, широким температурным диапазоном, отсутствием влияния паразитных электрических и магнитных полей. Все эти свойства вибродвигателей позволяют создать микророботы, манипулирующие объектами небольшой массы с очень высокой точностью.

При выборе типа привода следует рассматривать возможность комплектования и эксплуатации того или иного типа привода.

№30 Создание компоновочного чертежа при проектировании ИМС.

Одним из самых важных этапов проектирования промышленного робота является разработка компоновочного чертежа. Он разрабатывается с целью определения взаимного положения звеньев и узлов робота, их присоединительных размеров, типа и исполнения кинематических связей между приводами, передаточными механизмами и ориентирующими механизмами. По компоновочному чертежу уточняются предварительное расположение масс на несущей механической системе и правильность выбора кинематической структуры.

Компоновочный чертеж выполняют параллельно с разработкой кинематической схемы, определением типа и мощности приводов, а также устройств силового уравновешивания. При этом стремятся рационально расположить механизмы и приводы в конструкции с целью уменьшения числа кинематических элементов, связей приводов с модулями. Для этого в конструкциях рук приводы и механизмы преобразования движения ориентирующих механизмов располагают над осью вращения руки. Массу руки относительно шарнира её качания необходимо распределить таким образом, чтобы статический момент от массы ориентирующего механизма, груза и руки компенсировался массой их приводов.

Для получения рабочей исполнительной механической системы необходимо придерживаться всех перечисленных этапов ее проектирования.

№31 Кинематическая матрица исполнительных механизмов.

Рассмотрим, манипулятор произвольной структуры, основной механизм которого состоит из n звеньев, приводимых в движение n приводами, расположенными на основании. Выходные валы двигателей являются ведущими звеньями.

Углы поворота ведущих звеньев обозначим φ1,φ2,...,φn, а относительные углы поворота звеньев основного механизма – q1,q2,…,qn (рис. 1). Из-за взаимного влияния приводов углы относительного поворота звеньев qi, в общем случае являются функциями не одной, а нескольких обобщенных координат φj, т. е. qi= qi(φ1,φ2,...,φn) (i = 1,…,n).

Рисунок 1. Схема манипулятора.

Рассмотрим перемещение звеньев механизма в течение малого промежутка времени Δt. Приращения углов поворота ведущих валов Δφj за этот промежуток обозначим Δφ1,Δφ2,...,Δφn. Приращения углов qi, обозначим через Δq1,Δq2,…,Δqn.

Пренебрегая производными 2-го и выше порядков по Δφj,связь приращений Δqi с Δφj можно представить в виде:

или в матричной форме:

(1)

где

- вектор приращений углов qi;

- вектор приращения углов φi;

Т – функциональная матрица Якоби, состоящая из частных производных вида (i, j=1,…,n); эти производные являются отношениями от звена i к звену j.

Кинематической матрицей исполнительного органа робота будем называть матрицу Т, задающую зависимость вектора перемещений основных звеньев от вектора перемещений выходных звеньев приводов.

№32 Управляющая матрица исполнительных механизмов.

Для управления движением манипулятора необходимо знать обратную зависимость от .

Управляющей матрицей исполнительного органа робота будем называть матрицу J, задающую обратную зависимость вектора перемещений выходных звеньев приводов от вектора требуемых перемещений основных звеньев:

Матрицу J найдем, умножая обе части равенства (1) слева на обратную матрицу . При этом получим:

(2)

Управляемостью исполнительного органа робота будем называть наличие взаимно однозначного соответствия между множеством векторов , описывающих перемещения основных звеньев, и множеством векторов , описывающих перемещения выходных звеньев приводов.

Поскольку зависимость от задаётся управляющей матрицей J, математическая формулировка критерия управляемости будет следующей:

(3)

Неравенство нулю определителя матрицы J является необходимым и достаточным условием существования и единственности решений уравнения (1). Так как матрица J является обратной по отношению к кинематической матрице Т, то условие управляемости (3) можно заменить эквивалентным:

(3а)

т. е. проверку управляемости можно проводить как по управляющей, так и по кинематической матрице.

№33 Управляющая матрица исполнительных механизмов с особым расположенными в шарнирах.

Управляющая матрица J для манипуляторов с приводами, расположенными непосредственно в шарнирах, имеет диагональный вид:

(4)

Из (4) следует:

Δφj=bjj*Δqjj (j = 1,…,n).

Это означает, что отработка угла Δqj производится пропорциональным поворотом выходного вала j-го двигателя.

При размещении приводов на основании и в комбинированных схемах матрица J является недиагональной, в частности треугольной (5)

(5)

Зависимости Δφj(Δq) имеют вид:

т. е. поворот j-го привода вызывает смещение 1, 2,…, i. Развязка движений состоит в приведении матрицы J к диагональному виду (4) введением дополнительного дифференциального привода.

Задача кинематического анализа заключается в определении кинематической матрицы Т, связывающей с . Матрицу J находим обращением матрицы Т. Для исполнительных органов, удовлетворяющих условиям управляемости, задачу можно решать вначале относительно J, а затем находить матрицу Т.

№34 Метод последовательного анализа шарниров.

Наряду с непосредственным определением вида матриц Т можно применить метод, заключающийся в последовательном анализе кинематики отдельных шарниров исполнительного органа.

Обычно для осуществления независимых перемещений основных звеньев i, i+1,..., n к шарниру i с помощью n-i+1 ведущих (передаточных) звеньев подводится n-i+1 независимых движений. Одно ведущее звено приводит в движение i-е основное звено, а остальные n-i ведущих звеньев приводят в движение n-i ведомых транзитных звеньев, выходящих из шарнира i (рис. 2).

Рисунок 2. Передача движений в шарнире.

Преобразование скоростей ведущих звеньев в скорости ведомых в шарнире можно задать матрицей Тi частных передаточных отношений

Вид элементов матрицы Тi зависит от устройства шарнира. Поскольку в рассматриваемом i-м шарнире не происходит преобразования относительных угловых скоростей основных звеньев 1, ...(i-1), то матрицу Тi размером (n-i+1)х(n-i+1) дополняем до матрицы Тi размером nхn следующим образом:

Искомую матрицу Т при этом находим как произведение

Т = Тk Тk-1Tk-2…T1, (7)

где Т1, Т2, Тk - матрицы вида (6), описывающие кинематику шарниров 1,.. .,k.

Отметим, что условие управляемости должно выполняться для всех матриц Т, в i-х шарнирах, иначе из dеt Тi = 0 получим dеt Т = 0. Поскольку в каждом i-м шарнире для него существует управляющая матрица , задающая обратную зависимость. Аналогично, доопределяя матрицу J_i до J можно найти управляющую матрицу J всего исполнительного органа в виде произведения

J=J1J2…Jk (8)

Матрицы Тi и Ji по аналогии с Т и J называются кинематической и управляющей матрицами шарнира.

Отметим, что структура шарниров может отличаться от описанной выше, например, из шарнира i может приводиться в движение предыдущее звено i-1 основного механизма или из шарнира i+1 - звено i. Однако общий ход рассуждений при этом сохраняется.

№35 Последовательность расчета НМС.

Расчет НМС ведут в такой последовательности:

1. Определяют размеры сечений и массу звеньев, ориентировочно задавшись этими параметрами и выполнив предварительно расчет деформаций.

2. Рассчитывают ориентировочную массу исполнительных механизмов.

3. Проводят дискретизацию распределенных масс звеньев.

4. Выбирают длины заделок звеньев и размеры тел качения в узлах соединения подвижных звеньев.

5. Разрабатывают расчетную схему НМС.

6. Находят перемещения исполнительного механизма (схвата) от деформаций звеньев НМС под действием инерционных сил при условии, что узлы соединения являются абсолютно жесткими.

7. Находят перемещения исполнительного механизма (схвата) от контактной деформации узлов соединения под действием инерционных сил при условии, что звенья являются абсолютно жесткими.

8. Определяют относительный коэффициент контактной деформации , где i = x, y, z.

9. Находят собственную частоту колебаний.

10. Строят график для движения к точке позиционирования и сравнивают его с требованиями к точности и быстродействию.

При неудовлетворительных результатах изменяют жесткость звеньев, узлов соединения звеньев или закон движения, после чего расчет повторяют.

№36 Дискретизация распределенных масс звеньев.

Для определения основных параметров колебательного процесса (собственная частота, амплитуда) необходимо реальную конструкцию НМС заменить расчетной схемой, используя которую можно получить значения собственной частоты и амплитуды, близкие к реальным. Для этого необходимо провести дискретизацию распределенных масс звеньев.

Звено с постоянным сечением по длине моделируется в виде невесомого стержня с жесткостью , а масса звена распределяется поровну по концам стержня. Звено, момент инерции которого существенно меняется по длине, представляют в виде невесомого стержня, состоящего из некоторого числа участков с дискретной жесткостью, при этом массы участков распределяют по их концам в соотношении и , где - масса, помещаемая в i – том сечении; - масса, помещаемая в (i+1) – м сечении; - масса участка, кг. Длина участков выбирается из условия, чтобы момент инерции сечения изменялся от участка к участку не более чем в 1.5 раза.

Момент инерции участка равен , где - момент инерции i – го сечения; - момент инерции (i+1) – го сечения, причем .

№37 Составление расчетной схемы несущей механической системы.

НМС представляют в виде двух расчетных схем. Первая схема служит для определения перемещения схвата от деформации собственно звеньев, вторая – для определения перемещений схвата от деформации подвижных и неподвижных стыков.

Расчетная схема для определения деформации НМС от податливости собственно звеньев составляется следующим образом. Звенья робота заменяются стержнями с сосредоточенными массами и дискретной жесткостью в соответствии с проведенной дискретизацией. Длины и взаимное положение стержней равны реальным длинам звеньев НМС. Места соединения стержней считаются абсолютно жесткими. Массы приводов и передаточных механизмов сосредотачиваются в соответствии с реальным расположением.

Расчетная схема для определения деформации НМС от податливости стыков составляется следующим образом. Звенья робота заменяются абсолютно жесткими стержнями с сосредоточенными массами в соответствии с проведенной дискретизацией. Массы приводов и передаточных механизмов сосредотачиваются на стержнях в соответствии с реальным расположением. Стыки заменяются опорами, имеющими реальную жесткость.

№38 Расчет перемещений схвата от деформации звеньев.

Проекции перемещения схвата от деформации звеньев находят следующим образом:

• прикладывают инерционные силы в местах нахождения масс, где - масса, а - проекции ускорения i – той массы;

• строят эпюры изгибающих и крутящих моментов (Мх, Му, Мz);

• прикладывают к концам схвата единичные силы в направлениях x, y, z;

• строят эпюры изгибающих и крутящих моментов от единичных сил (М1х, М1у, М1z);

• перемножают эпюры;

• находят искомую деформацию.

№39 Расчет перемещений схвата от контактной деформации стыков.

Проекции перемещения схвата от контактной деформации стыков находят, приложив инерционный момент к стыку:

,

где - проекции инерционного момента, воздействующего на стык;

- расстояние от линии действия инерционной силы до стыка, м.

Суммарное смещение схвата находят, как сумму смещений от контактной деформаций всех узлов соединения звеньев: ,

где - упругий угол в опоре.

№40 Классификация приводов.

Приводы промышленных роботов в значительной степени оп­ределяют динамические характеристики манипуляторов - ускоре­ние, скорость движения рабочего органа, точность позиционирова­ния и т. п. От типа и конструкции привода зависят эксплуатацион­ные показатели, габаритные размеры, потребление энергии, уро­вень шумов, возможность эксплуатации роботов в различных средах.

По виду используемой энер­гии приводы можно разделить на пневматические, гидравличе­ские, электромеханические и ком­бинированные.

Один из важных параметров привода промышленного робо­та - его способ отсчета коорди­нат. Существуют два способа от­счета координат - относительный (по приращениям) и абсолютный (от начала координат).

Если на одном из участков работы, при относительном способе, появится ошибка ∆у, то эта ошибка скажется и на по­следующих участках отработки программы.

Отличие абсолютного отсчета координат заключа­ется в том, что датчик обратной связи всегда дает отсчет перемеще­ния от начала координат. Если на одном из участков по­явится ошибка, то она не скажется на дальнейшей отработке про­граммы.

При выборе типа привода не­обходимо учитывать много различных факторов:

• характер нагрузки на рабочий орган манипулятора и его промежуточные звенья;

• кинематические характеристики манипулятора, т. е. необ­ходимые угловые и линейные перемещения, скорости, ускорения, законы движения рабочего органа и переходные процессы разгона и торможения;

• число точек и точность позиционирования;

• условия эксплуатации робота, и прежде всего характеристики окружающей среды;

• необходимый ресурс;

• желательный КПД.

Кроме того, применение приводов в промышленной ро­бототехнике обусловлено рядом специфических особенностей и тре­бований:

1. Современные промышленные роботы имеют большое коли­чество управляемых координат (от 3 до 7), сложную кинематиче­скую структуру, каждая из координат управляется отдельным при­водом.

2. Для выполнения заданной технологической операции необ­ходимо обеспечить групповое управление приводами координат.

3. Особое значение имеет задача обеспечения высокой точности позиционирования по каждой координате при большом количестве кинематических пар.

4. Широко изменяется диапазон нагрузок на привод с преоб­ладанием инерционных усилий.

5. К приводам ПР предъявляются жесткие требования по мини­мальным габаритным размерам и массам.

6. Приводы промышленных роботов должны длительное время работать в неподвижном, заторможенном состоянии.

7. Требуются большой ресурс работы и высокая надежность при значительных динамических нагрузках.

№41 Пневматический привод.

Пневматические приводы промышленных роботов широко при­меняются в простейших роботах с цикловым устройством управле­ния. По статистике 40...50 % всех моделей промышленных роботов снабжены пневматическим приводом. Пневматические приводы применяют только для роботов небольшой грузоподъемности - до 10 кг.

Основные преимущества пневматических приводов ПР:

• простота и надежность конструкции;

• высокая скорость выходного звена;

• возможность использования сжатого воздуха из заводской пневмосети с давлением 0,5...0,6 МПа;

• высокая точность позиционирования при работе по жестким упорам;

• возможность применения в агрессивной и пожароопасной средах;

• высокий коэффициент полезного действия (до 0,8);

• простота компоновки элементов;

• низкая стоимость конструкции и малые затраты на обслужи­вание.

Недостатки пневматического привода:

• невозможность осуществить принцип программного переме­щения без упора;

• нестабильность скорости выходного звена при изменении на­грузки (вследствие сжимаемости воздуха);

• ограниченность числа точек позиционирования (чаще всего две) в приводах с цикловым управлением;

• необходимость демпфирования движения выходного звена привода в конце хода;

• наличие шума при работе.

Наиболее широко в пневмоавтоматике применяется силовое исполнительное устройство - цилиндр двустороннего действия (рис. 3)

Рисунок 3. Схема пневматического цилиндра двустороннего действия.

№42 Гидравлический привод.

Гид­равлические привод используется при­мерно в 30 % моделей ПР. Как правило, гидравлические приводы при­меняются для роботов средней, большой и сверхбольшой грузо­подъемности.

Широкое распространение гидропривода обус­ловлено следующими его достоинствами:

• использование в качестве рабочего тела несжимаемой жидкости, что позволяет осуществить управление по заданной програм­ме, получить высокую стабильность скорости выходного звена при изменении нагрузки в широком диапазоне и высокую точность по­зиционирования;

• бесступенчатость регулирования скорости выходного звена;

• большой коэффициент усиления по мощности и большие пе­редаваемые усилия;

• относительно малая масса исполнительных устройств.

Недостатки гидравлических приводов:

• использование в качестве рабочего тела жидкости требует создания специальных насосно-аккумуляторных установок (НАУ);

• для сохранения мобильности и автономности роботов эти установки должны монтироваться в конструкции робота, что резко увеличи­вает его массу, использование рабочей жидкости в основном на нефтяной основе исключает возможность применения роботов с таким при­водом в вакууме (космосе), в пожаро- и взрывоопасной среде;

• ресурс рабочей жидкости ограничен, что приводит к частой замене всего объема жидкости, фильтров и т. д.;

• при всех прочих равных условиях коэффициент полезного действия гидропривода меньше, чем у пневмопривода;

• применение в качестве рабочего тела различных масел, вяз­кость которых зависит от температуры, требует предварительного прогрева всей системы;

• с изменением температуры жид­кости в процессе работы изменяется скорость;

• возможность подтекания сальниковых уплотнений и других устройств при эксплуатации.

Основной исполнительный орган всякого гидравлического при­вода - гидроцилиндр.

№43 Электромеханический привод.

Чаще всего при построении ПР применяются электромеханические приводы с высокомоментными двигателями постоянного тока, асинхронными двигателями с частотным управ­лением и силовыми шаговыми двигателями. Электроприводы этих серий обеспечивают ре­гулирование скорости в большом диапазоне и имеют хорошие пока­затели по габаритным размерам и массам.

Особенности электроприводов:

• расширенный (до 0,05 Н · м) диапазон малых моментов;

• повышенная (до 15*10³ об/мин) макси­мальная частота вращения;

• уменьшенная инерция двигателей;

• возможность встраивать в двигатели электромагнитные тормозы и различные датчики, а также механические и волновые передачи.

Основные достоинства электромеханического привода следую­щие:

• высокое быстродействие;

• широкий диапазон регулирования частоты вращения;

• компактная конструкция двигателей и возможность встраивать датчики скорости и положения;

• равномерность вращения;

• большой крутящий момент на максимальной скорости;

• высокая надежность;

• высокая точность позиционирования за счет применения циф­ровой измерительной системы с высокоточными датчиками в цепи обратной связи;

• низкие уровни шума и вибрации;

• широкие возможности взаимозаменяемости двигателей;

• компактная конструкция преобразователей;

• удобство подвода энергии.

К недостаткам можно отнести:

• наличие щеток в коллекторах двигателей постоянного тока;

• ограниченность использования во взрывоопасных средах;

• наличие дополнительной кинематической цепи между элек­тродвигателем и рабочим органом робота.

Основной элемент, непосредственно преобразующий электри­ческую энергию в механическую, в электроприводе - электриче­ский двигатель. Управляется он чаще всего с помощью со­ответствующих преобразовательных и управляющих устройств, ко­торые формируют статические и динамические характеристики электропривода, отвечающие требованиям производственного ме­ханизма.

№44 Электрогидравлический при­вод.

Одним из наиболее распространенных комбинированных типов приводов является электрогидравлический привод. Гидро­схема привода промышленного робота для позиционного управ­ления по трем координатам (рис.4) обеспечивает возврат­но-поступательное движение поршня 5 цилинд­ра по каждой координате и оста­новку в любом положении. Элек­тродвигатель 2 приводит в дви­жение насос 10, засасывающий масло из бака 12 по трубе 1 и по­дающий его под давлением че­рез фильтр 7 в электрогидрав­лические преобразователи 6. Давление в гидросистеме регулируется предохранительным кла­паном 11 и контролируется манометром 9. Если давление жидкости в клапане11 превысит допустимое, то жидкость будет проходить через клапан обратно в бак 12.

Рис. 4. Гидросхема привода промыш­ленного робота для управления по трем координатам

К магистрали, ведущей к электрогидравлическим преобразова­телям, подключен гидроаккумулятор 8, который позволяет полу­чить необходимый режим гидросистемы при одновременной работе по нескольким управляемым координатам и минимально возмож­ной мощности двигателя. В гидросистеме предусмотрен специаль­ный кран 3, который позволяет остановить ее работу. В этом слу­чае рабочая жидкость свободно сливается в бак. Дроссель 4 представляет собой регулируемое гидравлическое сопротивление, с помощью которого можно изменить количество жидкости, проходя­щей из гидроцилиндра в единицу времени, и, следовательно, ско­рость движения поршня. В многокоординатной системе такой дроссель нужно устанавливать на каждой координате.

№45 Структура станков с ЧПУ.

Системы автоматического управления и регулирования широко применяют при автоматизации основных и вспомогательных про­цессов производства. С развитием цифровой вычислительной техники появилась возможность создания более гибких и мобильных систем управления станками и автоматиче­скими линиями.

Обобщенная схема замкнутых систем управления, представ­ленная на рис. 5, предназначена для управления основными или вспомогательными движениями рабочего органа станка. Она вклю­чает устройства: задающее (ЗУ), сравнивающее или преобразующее (Пр), исполнительное (ИУ) и обратной связи (УОС), При отсутствии УОС система управления будет разомкнутой.

Рис. 5. Обобщенная схема замкнутых систем управления.

В качестве задающего уст­ройства (например, в станке с ЧПУ) используется управля­ющая специализированная вы­числительная машина или штекерная панель. В функции сравнивающего устройства входит вычисление сигнала ошибки е(t):

где х(t) - сигнал управления; s(t) - сигнал обратной связи.

Исполнительный привод обеспечивает усиление сигнала ошибки (в случае замкнутой системы управления) или сигнала управления (в случае разомкнутой системы) до мощности, достаточной для перемещения рабочего органа под нагрузкой.

Наличие обратной связи позволяет корректировать исполнение сигнала программы, поскольку прямая цепь вносит статические и динамические искажения.

Кроме того, большое влияние на качество работы станка оказывают возмущения от самого процесса. В общем случае для компен­сации этих возмущений строят системы автоматического управле­ния (САУ), которые обладают свойством адаптации к изменяю­щимся внешним условиям.

Расчет САУ станков производится на основании преобразова­ния Лапласа. Если имеется функция времени х(t), то преобразо­вание Лапласа от этой функции

№46 Передаточная функция САУ станка с ЧПУ.

Пользуясь преобразованием Лапласа, можно исследовать уравнения динамики линейных САУ станков при различных параметрах их элементов. Для оценки устойчивости САУ используют частотные критерии Найквиста и Михайлова. Если требуется определить область изменения параметров из условия устойчивости, обычно используют алгебраический критерий устойчивости Рауса-Гурвица. При использовании этих критериев определяют передаточную функцию САУ станка:

где S(s) - входной сигнал САУ, преобразованный по Лапласу;

х(s) - выходной сигнал САУ.

Передаточная функция САУ станка связывает в компактной форме входное и выходное воздействия системы управления и позволяет оценить каче­ство САУ.

В системах программного управления станков и автоматиче­ских линий широко используют следящие приводы подач - элек­трические или электрогидравлические. Задачей расчета является определение корректирующих устройств и обрат­ных связей, которые обеспечивают желаемые динамические харак­теристики.

Корректирующие устройства обычно строят на RС-цепочках или, если устройства чисто гидравлические, на базе гидравлических сопротивлений и емкостей.

Для повышения качества регулирования режимами работы в станках применяют самонастраивающиеся устройства, которые обеспечивают приспособление САУ к изменяющимся условиям обработки.

При расчете самонастраивающихся САУ используют преиму­щественно метод гармонической линеаризации, так как эти системы являются существенно нелинейными. Пусть у = f (х, х’) - нели­нейная характеристика элемента САУ; тогда она представится в виде

у = A sin(wt) + В cos(wt),

где А, В - коэффициенты гармонической линеаризации;

w - круговая частота.

Коэффициенты гармонической линеаризации находятся из разложения функции у в ряд Фурье.

В случае сложного математического описания САУ для их исследования используют метод моделирования на ЭВМ.

Если входной сигнал САУ х(t) - const, то система управления станком называется системой стабилизации; при изменении х(t) по определенному, известному закону САУ является системой программного управления; при неизвестном законе изменения х(t) она будет следящей системой.

№47 Программное управление станками.

В случае, когда необходимо быстро перенастраивать и изменять функции оборудования, используют станки, оснащен­ные системами ЧПУ. Основными элементами систем (рис. 6) являются управляющее устройство (УУ), привод подач (ПП) и рабочий орган станка (РО). Функцией управляющего устройства является формирование сигнала программы и преобразование его в сигнал U (s), который управляет приводом подач. Привод обеспе­чивает перемещение рабочего органа по координате X. В процессе обработки детали может осуществляться контроль за перемеще­нием х(s) или за качеством обработки k(s).

Рис. 6. Схема системы программного управления.

Если система програм­много управления незамкнута, то ее структурная схема (рис. 7, а) не включает обратные связи по регулируемым параметрам. Пере­даточная функция такой системы определяется через произведение передаточных функций устройств, входящих в систему:

При наличии следящего привода в станке с ЧПУ (рис. 7, б) привод будет управляться сигналом ошибки е(s):

Передаточная функция всей системы управления:

Для компенсации помех, отражающихся на качестве обработки, вводится адаптивный блок (рис. 7, в), который измеряет помеху или качество обрабатываемой детали. В этом случае удается повысить качество обработки, так как общая передаточная функция системы имеет вид:

где W1(s) — передаточная функ­ция части управляющего уст­ройства, охватываемой адаптив­ной обратной связью.

Рис. 7. Структурные схемы систем управления:

а - разомкнутой; б - замкнутой; в - адаптивной.

Обычно адаптивное устрой­ство осуществляет нелинейные преобразования или имеет пере­менную структуру.

При рассмотрении замкнутой системы ЧПУ, управляющей пере­мещением заготовки или инструмента (рис. 8), можно выделить следующие основные ее элементы: блок задания программы (П), электронный усилитель (ЭУ), корректирующее устройство (КУ), датчик обратной связи (Д) и систему СПИД.

Рис. 8. Замкнутая система ЧПУ.

Поскольку система ЧПУ управляет несколькими движениями, то переменные сигналы являются векторами. Например, для трехмерной системы управле­ния сигнал ошибки e (e1, е2, е3), сигнал обратной связи uo = (uol, uo2, uo3), сигнал помехи f=(f1, f2, f3).

№48 Расчет позиционных систем ЧПУ.

Расчет позиционных систем ЧПУ обычно производят из условия обеспечения устойчивости работы. За типовой режим работы принимается отработка ступен­чатого сигнала (перемещение на заданную величину).

На рис. 9 показана реакция системы х (t) на ступенчатый си­гнал, которая характеризует­ся перерегулированием

временем tm достижения максимума переходного процесса, временем t1 первого согласования, временем tп переходного процесса (время, за которое кривая переходного процесса войдет в трубку ±а при а = ±0,05х₀) и количеством , колебаний за время tп. Величины и характеризуют устойчивость системы, a tm, tп и t1 - ее быстродействие.

Рис. 9. Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика.

При построении систем управления их разделяют на два больших класса: детерминированные и стохастические (табл. 1).

Таблица 1. Классификация систем ЧПУ по принципу построения кинематической цепи управления

Класс	Тип	Кинематическая цепь управления
Детерминированные	Разомкнутые
	Замкнутые
	Комбинированные
Стохастические	Самоприспособляющиеся
	Самоорганизующиеся
	Самообучающиеся

В детерминированных системах принимается, что закон изме­нения помех известен, и этот закон закладывается при расчете системы. Заданные показатели качества обеспечиваются лишь под­бором соответствующих динамических и статических характери­стик системы с помощью корректирующего фильтра. Проектирова­ние таких систем ведется с применением обратных связей по фазо­вым координатам системы и принципа инвариантности (независи­мости) от внешних и внутренних возмущений.

Точность детерминированных систем ограничена, поскольку она существенно зависит от изменения условий обработки и точности математической модели системы.

Стохастические системы используют меньший объем информации за счет использования цепей самонастройки по заданным показателям. Настройка происходит на основе текущей информации о процессе. Таким образом, они допускают случайные, непредвиденные изменения возмущений.

Самонастраивающиеся систе­мы обеспечивают оптимизацию процесса обработки с целью по­лучения экстремума какого-либо показателя. При построении самонастраивающихся систем к базовой си­стеме добавляют контуры, включающие вычислительные устрой­ства, оптимизаторы, устройства памяти, блоки изменения струк­туры и пр.

Разомкнутые системы имеют наиболее простую цепь управле­ния, в которой отсутствуют обратные потоки информации о пере­мещениях или скоростях исполнительных органов. Управление исполнительными органами производится полной амплитудой управляющего сигнала. К этому типу относятся системы, включаю­щие шаговые приводы подачи. Основным недостатком таких систем является их ограниченная точность из-за неконтролируемых погрешностей, вносимых элементами цепи управления.

Замкнутые системы управления характеризуются наличием жесткой отрицательной обратной связи по регулируемой фазовой координате. Управление в таких системах осуществляется раз­ностью сигнала программы V и сигнала сдатчиков обратной связи V0. Отрицательная обратная связь обеспечивает точное исполнение сигнала программы и уменьшает влияние внешних и параметриче­ских возмущений. Кроме жесткой обратной связи, в замкнутых системах могут использоваться обратные связи по производным и интегралам выходной величины, что существенно расширяет их возможности по точности.

В комбинированных системах используются достоинства как замкнутых, так и разомкнутых систем за счет применения прин­ципа инвариантности от внешних и внутренних возмущений.

Самоприспособляющиеся системы характеризуются изменением параметров (например, корректирующего фильтра) в зависимости от текущих значений параметров обработки.

Цепи самонастройки в самоорганизующихся системах включают блок изменения структуры, что существенно расширяет их возмож­ности. Изменение структуры может осуществляться для увеличе­ния надежности системы управления.

В самообучающихся системах, кроме изменения параметров и структуры с целью оптимизации процессов обработки, может изме­няться алгоритм управляющего устройства УУ. Наличие контуров самообучения позволяет накапливать информацию о процессе обработки и обеспечивает принятие решения при высокой скорости изменения внешних условий.

Таким образом, в зависимости от требований может быть выбрана та или иная структура системы цифрового программного управления станком.

№49 Проектирование автоматизированной складской системы.

Складская система предназначена для обеспечения своевременного снабжения технологического оборудования полуфабрикатами в подготовленном для транспортирования виде и хранения готовых изделий.

Производственный процесс начинается и заканчивается на складах, при чем склад выполняет роль демпфирующего элемента при нестабильных входных и выходных грузопотоках.

По организационной структуре складские системы подразделяют на: децентрализованные, централизованные и комбинированные.

Децентрализованная складская система предусматривает хранение полуфабрикатов и технологической оснастки непосредственно на складах, расположенных на производственных участках.

Централизованная складская система состоит из единого материального склада, с которого полуфабрикаты поступают непосредственно на технологическое оборудование без промежуточного хранения на производственном участке.

Комбинированная складская система предусматривает наличие центрального цехового склада и складов на производственных участках. Такие системы чаще обладают большими гибкостью и вместимостью складирующих устройств.

Принцип построения складской системы выбирают исходя из экономических соображений, а проектирование ее выполняют с учетом расположения накопителей на производственных участках, годового грузопотока в цех, нормативного запаса грузов, общего числа наименований грузов и числа групп подобных грузов в номенклатуре. К основным направлениям при проектировании складской системы следует отнести использование автоматизированных кранов - штабелеров, высотных стеллажей, унифицированной тары, специальных погрузчиков.

Построение любой складской системы начинается с разработки технологического процесса складирования, который состоит из следующих этапов: приемки грузов, размещение и хранение их, отпуска груза со склада.

При разработке технических процессов складирования следует рассмотреть вопрос возможности совмещения ряда операций во времени , а также сокращение числа операций в соответствии с конкретными производственными условиями.

№50 Расчет основных параметров автоматизированных складов.

Склады проектируют за одну стадию (рабочий проект) или за две стадии (проект и рабочая документация). Рабочий проект склада выполняют обычно за два этапа. На первом этапе определяют техническую возможность и экономическую целесообразность основных технологических, конструктивных и объемно-планировочных решений складской системы, а на втором разрабатывают рабочие чертежи склада.

Расчет основных параметров складской системы начинают с выбора норм запаса хранения.

Зная норму запаса хранения в днях, определяют запас хранения соответствующей группы грузов (т) по формуле

где Qi – годовое поступление груза соответствующего наименования т/год; ni- норма запаса хранения, дни.

Выбор типа и параметров производственной тары является одним из первых этапов проектирования складской системы, так как посредством тары увязывается между собой номенклатура перерабатываемых грузов, определяется интенсивность грузопотоков, условия транспортирования и изготовления изделий, а также основные параметры самой складской системы. К производственной таре относятся поддоны, кассеты, спутники и специальная тара. При выборе производственной тары следует стремиться к ее унификации (по габаритным размерам и направляющим элементам, используемым при транспортировании).

Увязка тары с внешними и внутренними грузопотоками должна выполняться с учетом лучшего заполнения транспортных средств.

Поддоны классифицируются следующим образом: по назначению универсальные и специальные; по конструкции ящичные, стоечные и плоские; по материалу металлические и пластмассовые.

Нужное число единиц производственной тары на складе рассчитывают по формуле: zт_і=S_i/ст_і

где Si - запас хранения груза соответствующего наименования, т;

ст_і – средняя грузоподемность тары выбранного типа , т.

Средняя грузовместимость ст_і=qk_и

где q - максимальная грузовместимость данного типа тары, т;

k_и -0,2 … 0,85 – коэффициент использования данного типа тары по грузоподъемности.

Число спутников рассчитывают исходя из выбранного режима работы автоматизированного производства. В практике этот расчет часто производят, учитывая необходимость обеспечения работы автоматизированного участка или цеха в течении двух малолюдных смен и наличие запаса спутников с установленными заготовками еще на одну смену, что объясняется необходимостью работы автоматизированного производства в последующие сутки. Помимо того на складе должен быть как минимум суточный запас спутников для изготовления изделий новых партий, т.е. z_c=(z₁+z₂)k₃,

где z₁ - число спутников с заготовками, составляющее суточное задание ГПС;

z₂ - число спутников для выполнения задания на следующие сутки;

k₃=1,1-коэфициент запаса, учитывающий неодинаковую продолжительность операций.

В ряде случаев принимают z₁=z₂.

Большое распространение в автоматизированном производстве получили склады с автоматическими стеллажами кранами – штабелерами, поскольку они занимают небольшие площади и имеют высокую производительность. К недостаткам складов стеллажных конструкций следует отнести их малую гибкость к изменению планировки и небольшую грузоподъемность одной секции. Для достижения достаточной вместимости стеллажного склада требуется сооружать длинные стеллажи, что приводит к снижению производительности крана – штабелера вследствие перемещения на большие расстояния.

Подвесные автоматические склады применяются в производстве, когда в качестве внутрицехового и межоперационного транспорта используют подвесной толкающий конвейер.

Склады с мостовыми кранами – штабелерами используют при больших запасах хранения, крупных грузах и незначительных грузопотоках.

Для расчета параметров складской системы при широкой номенклатуре объектов хранения их разбивают на группы в зависимости от габаритных размеров, массы или технологии переработки грузов на складе. Из каждой группы выбирают типичные представители и определяют общий запас грузов по рассматриваемой группе:

где S_i- запас хранения грузов i-го наименования, т;

k- число наименований грузов в рассматриваемой группе.

Длину типичного представителя грузов определяют с учетом математического ожидания:

где - длина груза i-го наименования.

По аналогичной формуле рассчитывается ширину bi и высоту hi типичного представителя.

Математическое ожидание объема, занимаемого типичным представителем рассматриваемой группы грузов, вычисляют следующим образом:

Затем определяют произведение M[ ] M[b_i] M[h_i] и сравнивают с величиной . Если их значения равны, то окончательно принимают

если эти величины не равны, то производят соответствующую корректировку величин таким образом чтобы соблюдались указанные равенства.

Массу типичного представителя группы грузов вычисляют по формуле:

где gi - масса груза i-го наименования.

Характеристики внешних материальных потоков, учитывающие их неравномерность, задают в виде коэффициентов неравномерности или в виде математической модели, учитывающей стохастический характер грузопотока.

При укрупненном расчете число стеллажей склада Р_ст определяют по формуле: P_ст = S_max/W_ст,

где W_ст - полезная вместимость стеллажа выбранного типа, т;

Smax –максимальный запас хранения грузов соответствующего наименования, т.

Выбор штабелирующего оборудования производят с учетом величины рабочего хода стеллажных и мостовых кранов-штабелеров и высоты подъема грузозахвата для электропогрузчиков.

При проектировании автоматизированного склада возможны следующие схемы планировок стеллажей совместно со штабелирующим оборудованием: с одним стеллажом и одним штабелером; с одним стеллажом и двумя штабелерами, расположенными с одной его стороны; с двумя стеллажами и одним штабелером, перемещающимся между стеллажами. Планировочное решение с двумя штабелерами, расположенными с одной стороны стеллажа, применяются редко. Так как при этом значительно усложняется система управления штабелерами, которая должна обеспечить их четкую взаимную и безаварийную работу.

Литература

1. Механика промышленных роботов. в 3-х книгах. Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. – М., Высшая Школа, 1988.

2. Костюк В.И. и др. Промышленные роботы: конструирование, управление, эксплуатация. – Киев, Вища школа. 1985. – 359 с

3. Детали и механизмы роботов: Основы расчета, конструирования и технологии производства. Учебное пособие. Под ред. Б.Б. Самотокина. К., Выща школа, 1990. - 343 с.

4. Козырев Ю.Г. Роботизированные производственные комплексы. М., 1987. – 282

5. И.Б. Челпанов, С.Н. Колпашников. Схваты промышленных роботов. Л.: Машиностроение, 1989.

6. Колпашников С.Н., Челпанов И.Б. Схемы и конструкции схватов промышленных роботов. Л.: Машиностроение, 1988.

7. Пертен Ю.А. Механизация и автоматизация складов штучных грузов. Л., «Машиностроение». 1972.

8. Смехов А.А. Автоматизация на складах. М. Машгиз, 1962.

9. Михайлов С. А., Исследование динамики манипулятора с упругими звеньями//Механика твердого тела. 1984. № 2.

10. Сурнин Б. Н., Калабин И. В., Степанов В. П. Особенности конструкции роботов модульного типа//Станки и инструмент 1978. № 7.

11. Черноусько Ф. Л. Динамика управляемых движений упру­гого манипулятора//Техническая кибернетика. 1981. № 5.

12. Егоров Ю. Н. Системы привода промышленных роботов Л.: - Издательство ЛГУ 1982