Контрольная работа по "Робототехника"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЕ  И НАУКИ УКРАИНЫ

ЗАПОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

КАФЕДРА: ДМ и ПТМ

З.к.  01101766

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

с дисциплины:

«Робототехника»

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. Мз –318                                      Зуй А.В.

 

Проверил доцент:                                              Мартовицкий  Л.М.

 

 

                                      Запорожье 2012г.

 

Содержание 

 

 

1. Система управления роботом……………………………………………………..ст.3
2. Промышленные роботы в современном производстве……………………..ст.5
1. История промышленных роботов……………………………. ……....ст.5
2. Преимущества использования промышленных роботов в производстве…ст.6
3. Применение роботов в отдельных производственных процессах…..ст.8
4. Перспективы применения роботов…………………………………ст. 11
3. Список литературы……..………………………………………...........ст. 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Система управления роботом

Традиционные методы механизации и автоматизации  производства, основанные на использовании  поточных и автоматических линий, а  также различных специализированных установок и приспособлений, эффективны главным образом в условиях крупносерийного  производства. В то же время основная масса сварных изделий выпускается  в условиях серийного и мелкосерийного производств , где осуществить комплексную механизацию и автоматизацию традиционными методами обычно не удается, следствием чего являются низкая производительность и большие затраты ручного труда .

Существенное сокращение ручного труда при выполнении сборочно-сварочных операций и, самое  главное, ощутимое повышение качества сварных швов возможны при использовании  робототехники . Универсальность роботов с шестью степенями свободы дает возможность автоматизировать любые операции, выполняемые рукой человека, а быстрота перестройки ТП позволяет обеспечить ту гибкость, которую сегодня имеют только производства, обслуживаемые человеком. Использование робототехники не является самоцелью, оно должно повысить производительность труда с одновременным сокращением издержек производства, несмотря на высокую стоимость оборудования.

Решение этой сложной  задачи требует от инженера-сварщика учета специфики как производства конкретных сварных изделий, так и применения роботов, а также обоснованного выбора подобного оборудования, рациональной его компоновки и эффективной эксплуатации.

Проводимые в  сварочном производстве производственные работы обычно универсальны, пригодны для выполнения сборочных, сварочных, а также транспортных операций при  изготовлении разнообразных конструкций. Их технологические возможности  характеризуются следующими параметрами: кинематической схемой , грузоподъемностью и числом степеней подвижности; формой и размерами рабочей зоны ; точностью позиционирования; характером привода и типом системы управления роботом.

Системы управления роботом -манипулятором, несущим инструмент, могут быть цикловые, позиционные и контурные. Выбор системы управления робота определяется его назначением.

Наиболее простая цикловая система управления роботом предназначена для выдачи ряда команд в определенной последовательности, но без регламентации перемещения по каждой из осей. Цикловая система является простейшим случаем позиционной системы с минимальным числом позиций, программируемых по каждому перемещению (обычно две: начальная и конечная). Промышленные роботы с цикловым управлением применяют в основном при сборке деталей, погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работах, при этом широко используют пневмопривод .

Рисунок 1. Приемы введения программы при обучении робота в зависимости от системы управления роботом : а - позиционная ; б - многопозиционная; в - контурная.

Позиционная система управления роботом задает не только последовательность команд, но и положение всех звеньев промышленного робота. Ее используют для обеспечения сложных манипуляций с большим количеством точек позиционирования . При этом траектория инструмента между отдельными точками 1 и 2 (рис. 3.3, а) не контролируется и может отклоняться от прямой, соединяющей эти точки. Однако завершение перемещения в точке 2 обеспечивается с заданной точностью . Систему называют однопозиционной, если она предусматривает останов инструмента в конце каждого отдельного перемещения ; используют в промышленных роботах, предназначенных для контактной сварки , а также для сборочных или транспортных операций .

Многопозиционная система управления роботом позволяет проходить промежуточные точки без останова с сохранением заданной скорости. При достаточной частоте промежуточных точек (с м . рис. 1, б) такая система способна обеспечить передвижение инструмента по заданной траектории и поэтому может использоваться в промышленный робот для дуговой сварки. Однако в этом случае введение программы в память робота связано со значительными затратами времени .

Контурная система управления роботом задает движение в виде непрерывной траектории, причем в каждый момент времени определяет не только положение звеньев механизма, но и вектор скорости движения инструмента. Поэтому движение инструмента по прямой линии или по окружности требует задания всего двух крайних точек в первом случае и трех точек (двух крайних и любой промежуточной) во втором. Это позволяет интерполировать отдельные участки траектории отрезками прямых и дугами окружности , что существенно сокращает время обучения робота. Поэтому, как правило, применяют контурную систему управления в промышленных роботах для дуговой сварки, хотя она сложнее и дороже позиционной. Программа выполнения операций дуговой сварки обычно вводится в памятьпромышленного робота оператором в режиме обучения. Для этого на первом экземпляре узла намечают опорные точки линии шва, в которых меняется характер ее траектории. Оператор последовательно подводит горелку к этим точкам и нажатием кнопки «Память» вводит их координаты в систему управления с указанием характера траектории между ними: прямая, дуга. Одновременно в память системы вводится технологическая информация о скорости движения горелки и других параметрах режима сварки, порядке перехода от одного шва к другому и т.д.

При сварке с помощью  робота нередко используют колебания  электрода. Манипуляционная система  промышленных роботов в сочетании  с системой управления позволяет  выполнять колебания горелки  на любой траектории . В услов иях мелкосерийного производства отклонения размеров при переходе от одного узла серии к другому могут оказаться настолько значительными, что приходится каждый узел серии программировать заново . В этих случаях нашли применение промышленные роботы с иным способом обучения,  занимающим меньше времени , чем программирование с использованием опорных точек.

При обучении такого робота (типа «Apprentece» или МАС-2000) оператор устанавливает на горелку наконечник, подводит ее к месту начала шва и вручную проводит горелку вдоль соединения так, чтобы наконечник касался л ин и и сопряжения свариваемых деталей.  Сигналы от датчика, фиксирующего перемещения горелки , вводятся в систем у управления в виде координат точек , отстоящих одна от другой на определенном расстоянии.

Поскольку при обучении скорость перемещения горелки оказывается  гораздо выше реальной скорости сварки , то время обучения такого робота существенно меньше времени самой сварки. Это позволяет вводить индивидуальную программу для каждого экземпляра изделия . Роботы такого типа обучения применяют при сварке протяженных швов в крупногабаритных листовых конструкциях или при частой смене изделия . При этом сварные швы должны быть угловые, тавровые или стыковые с выраженной разделкой кромок, чтобы при обучении наконечник двигался точно по стыку.

2.Промышленные роботы в современном производстве

На современных промышленных предприятиях особенную актуальность приобретает использование автоматизированных решений, бережливое и безлюдное  производство, внедрение новых технологий и устранение вредных факторов, влияющих на здоровье человека.

В связи с этим особую популярность завоевывают решения  по автоматизации производства на базе промышленных роботов, позволяющих  обеспечить полный цикл обработки с  высокой производительностью и  точностью, избежать перерывов и  производственных ошибок, свойственных человеку. 

2.1История промышленных роботов

История рынка промышленной робототехники насчитывает уже  более 50 лет. Первый патент на робота был получен в 1961 году (подан в 1954) изобретателем Джорджем Деволом (George Devol), который основал в 1956 году вместе с инженером Джозефом Энгельбергом (Joseph F. Engelberger) компанию по первому серийному производству роботов Unimation Inc (от Universal Automatic – универсальная автоматизация). Энгельберг привлекал в компанию дополнительное финансирование, распространял идеи роботизации среди потенциальных заказчиков и популяризировал  идею промышленной автоматизации. Несмотря на то, что патент был закреплен за Деволом, именно Энгельберга принято считать «отцом робототехники». Возможностями автоматизации в первую очередь воспользовались автомобилестроители, и уже в 1961 году начались поставки роботов Unimate на завод General Motors, Нью Джерси. Роботы Unimate были сконструированы с использованием гидроусилителей и программировались в обобщенных координатах, воспроизводя последовательность действий, записанных на магнитный барабан.

Позднее компания Unimation передала свою технологию в Kawasaki Heavy Industries и GuestNettlefolds, таким образом открыв производство роботов Unimate в Японии и Англии.

Основное развитие промышленных роботов началось в конце 60х – начале 70х годов, когда в 1969 году в Стенфордском университете студент факультета машиностроения Виктор Шейнман (Victor Scheinman) разработал прототип современного робота, отдаленно воспроизводящего возможности человеческой руки, Stanford arm с шестью степенями свободы, электрическими приводами и компьютерным управлением.

В 1969 году появляются разработки в области робототехники компании Nachi. В 1973 году немецкая компания KUKA Robotics демонстрирует своего первого робота Famulus, и почти одновременно швейцарская компания ABB Robotics выводит на рынок робота ASEA. Оба робота имеют по шесть управляемых осей с электромеханическим приводом.

В 1974 году промышленные роботы разрабатываются и устанавливаются  на собственное производство в компании Fanuc, а в 1977 году первый робот Yaskawa появляется у компании Motoman.

Дальнейший рост промышленной робототехники был обусловлен развитием  компьютера, электроники и масштабным расширением компаний на рынке автомобилестроения – основных заказчиков  роботов. General Motors в 80х годах потратила более 40 миллиардов долларов на разработки в области автоматизации. Основным рынком роботов считается внутренний рынок Японии, на котором находится большинство компаний по их производству: Fuji, Denso, Epson, Fanuc, Intelligent Actuator, Kawasaki, Nachi, Yaskawa (Motoman), Nidec, Kawada. В 1995 году из 700 000 роботов, используемых в мире,  500 000 работали в Японии.

В Советском Союзе крупнейшим интегратором робототехники стала  компания «Автоваз». Развивая мощности по выпуску автомобилей и перенимая опыт мировых автомобилестроительных предприятий, в 1984 г. она приобрела лицензию фирмы KUKA. На базе отдельного станкостроительного подразделения концерна «Автоваз» началось производство отечественных роботов, применяемых на поточных линиях предприятия. На сегодняшний день ОАО «Автоваз» совместно с МГТУ «Станкин» реализуют программу выпуска линейки роботов для промышленных производств до 1000 единиц ежегодно.

2.2Преимущества использования промышленных роботов в производстве

Современный промышленный роботманипулятор в большинстве случаев применяется для замены ручного труда. Так, робот может использовать инструментальный захват для фиксации инструмента и осуществления обработки детали либо держать саму заготовку для того, чтобы подавать ее в рабочую зону на дальнейшую обработку.

Робот имеет ряд ограничений, таких как зона досягаемости, грузоподъемность, необходимость избежать столкновения с препятствием, необходимость предварительного программирования каждого движения. Но при его правильном применении и предварительном анализе работы системы робот способен обеспечить производство рядом преимуществ, повысить качество и эффективность рабочего процесса.

Для оценки актуальности внедрения  робота в процесс обработки приведем ряд преимуществ и недостатков  применения робототехники на предприятии:

1. Производительность

При применении робота производительность обычно повышается. Прежде всего, это  связано с более быстрым перемещением и позиционированием в процессе обработки, также играет роль и такой  фактор, как возможность автоматической работы 24 часа в сутки без перерывов  и простоев. В случае правильно  выбранного применения роботизированной системы производительность по сравнению  с ручным производством возрастает в разы или даже на порядок.

Следует отметить, что при  широкой номенклатуре изделий, постоянных переналадках, необходимости большого количества периферийного оборудования для разных деталей производительность может и снижаться, делая процесс  неэффективным и сложным.