Реферат на тему робототехнические системы

Обновлено: 05.07.2024

Робототехника в современном мире

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Робототе́хника (от робот и техника ; англ. robotics — роботика , роботехника ) — прикладная наука , занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем и являющаяся важнейшей технической основой развития производства.

Робототехника опирается на такие дисциплины:

Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) робототехнику.(Википедия)

В робототехнике соединяются механика, система управления и искусственный интеллект, поэтому она является важнейшим направлением научно-технического прогресса. Робототехнику требуются знания в вышеперечисленных дисциплинах, в результате робототехник, в отличие от узкого специалиста, обладает широким кругозором и системным мышлением.

Робот – устройство, управляемое с помощью электронной платы или компьютера, который можно запрограммировать на выполнение определенных операций. Он является электромеханическим, гидравлическим, пневматическим устройством или их сочетанием, в зависимости от сферы применения, предназначенный для замены человека или облегчения его труда.

Управление роботами делится на:

телеуправление – то есть с участием человека;

Существует три класса устройств робототехники, это сборные устройства, манипуляторы и уже готовые работы.

Системы управления робототехнических устройств строятся на том же техническом базисе, что и все другие автоматические устройства. В отличие от автоматов робот не просто следует заранее вложенному в него алгоритму, а способен воспринимать внешние сигналы и в соответствии с ними адаптировать свои действия в изменяющейся ситуации. Важно понимать, что на данный момент ещё нет универсальных роботов, которых можно было бы использовать для любой задачи. Инженеры-изобретатели разрабатывают и программируют роботов отдельно для каждой конкретной задачи.

По уровню применения робототехника подразделяется на:

Игровая робототехника может быть предназначена для детей и для взрослых. Игровая робототехника для детей направлена на выработку у них интереса к программированию и инженерным наукам. Игровая робототехника может быть полезна и для взрослых, так как её применение может способствовать выработке навыков поведения в типичных жизненных и опасных ситуациях.

В рамках обучающей робототехники используются робототехнические комплекты для детских, учебных и досуговых центров на базе Huna, Lego, Fishertechnik, Arduino. Например, компания LEGO выпустила первый робототехнический конструктор в рамках новой линейки конструкторов MINDSTORMS в 1998 году, открывая детям дверцу в волшебный мир роботов.

Актуальность темы.

В 21веке робототехника используется во всех видах промышленности, строительства, быта, авиации, особенно в экстремальных сферах деятельности человечества таких, как военная, космическая и подводная.

Цель реферата.

Целью реферата является рассмотрение видов и типов роботов, а также сферы их использования в современном мире.

Строительная робототехника.

Строительная робототехника, как это понятно из её названия, связана со сферой строительства. То есть работа идёт над разработкой роботов, которых можно будет использовать как при строительстве различных объектов, так и, что интересно, при их разрушении. Трудоёмкость обоих этих процессов высока, да и технологичность каждой операции процесса строительства должна быть на должном уровне. Поэтому использование роботов в этой сфере поможет соблюдать установленные технические стандарты и требования, а также может помочь максимально исключить ошибки, допускаемые из-за человеческого фактора.

Промышленная робототехника.

Промышленные роботы уже активно используются на заводах и фабриках, при производстве игрушек, чайников, мотоциклов, конфет, а также в производстве действительно сложных изделий, например, автомобилей. Роботы могут без помощи человека варить металл, штамповать, собирать по частям готовые продукты, всё это происходит благодаря особым конструкциям и программам, которые определяют функционал каждого робота. Говоря иными, а именно научными словами, такие устройства предназначены для автоматизации производства — изготовления чего-либо без помощи человека.

Бытовая робототехника.

Роботы для использования в домохозяйствах, включая персональных роботов, как правило, узкоспециализированные - каждый под какой-то один вид деятельности. В перспективе можно ожидать появления многофункциональных, универсальных роботов, способных выполнять различные виды деятельности. Жаргонное название - "домашники". Отличаются многообразием видов, в зависимости от назначения. Они могут быть: помощниками для пожилых людей, дворецкими, кухонными работниками, охранниками и т.д.

В данное время всё усиливается спрос на умные дома, они позволяют быстро реконфигурировать одно и то же помещение в соответствие с текущими задачами в режиме реального времени. Электроприводы, повинующиеся заложенной программе или нажатию кнопок в приложении, выдвигают из недр робо-комплекса кроватили или столы, настраивают конфигурацию шкафов и полок. А в роботизированном доме даже перегородки между комнатами могут передвигаться так, как нужно сейчас хозяину. Как в ручном режиме, так и автоматически, например, в таком доме занавески раздвинутся как раз тогда, когда хозяин встает, одновременно включится, например, кофеварка.

Медицинская робототехника.

Главной целью развития медицинской робототехники является высокая точность и повышение эффективности лечения, уменьшение рисков нанесения вреда здоровью человека. В настоящее время роботы играют колоссальную роль в развитии современной медицины. Они способствуют точной работе при операциях, помогают провести диагностику и поставить правильный диагноз. Заменяют отсутствующие конечности и органы, восстанавливают и улучшают физические возможности человека, снижают время на госпитализацию, обеспечивают удобство, быстроту реагирования и комфорт, экономят финансовые затраты на обслуживание. Вот некоторые роботы применяемые в медицине: роботы хирурги, роботизированные протезы, нанороботы и многие другие медицинские роботы.

Авиационная робототехника.

Авиация в плане роботизации не отстаёт от других сфер деятельности человека.

В нынешнее время очень популярным являются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). БПЛА - беспилотный летательный аппарат военного назначения, разновидность военного робота. В задачу этих автономных систем, созданных для полёта, входит выполнение миссий, потенциально опасных для человека.

Также в авиации широко используются промышленные роботы, задействованные в производстве, обслуживании и ремонте самолётов.

Военная робототехника.

К группе военных роботов относят всевозможные беспилотные разведчики, машины для минирования и разминирования местности. Был разработан даже настоящий робот-медик. Называется этот робот Bloodhound, а предназначен он для оказания помощи раненым, к которым невозможно приблизиться врачам из-за сильного огня со стороны противника. Bloodhound оснащён видеокамерами, радиостанцией с микрофоном и динамиками, а также стетоскопом. Все эти элементы робота позволяют медикам дистанционно управлять им, проводить первичный осмотр раненого и даже беседовать с ним. После постановки диагноза Bloodhound может остановить кровотечение (например, наложить повязку на рану) и сделать назначенный укол, который позволит раненому дождаться эвакуации. Благодаря таким роботам можно спасти огромное количество человеческих жизней.

В 2004 российские инженеры создали робота, способного обнаруживать и обезвреживать взрывные устройства. Такой робот способен проникать и доставлять в труднодоступные зоны средства наблюдения и разведки, а также осматривать подозрительные объекты и в случае необходимости осуществлять их транспортировку до места назначения или разминирование. Робот может работать индивидуально или в группе таких же машин.

Космическая робототехника.

Космороботы – это роботы, приспособленные работать в космическом пространстве. Преимущество космических роботов перед человеком заключается в том, что они могут работать в крайне неблагоприятных условиях и обходиться без каких-либо ресурсов, так как в большинстве случаев они работают на солнечных батареях. Также гораздо легче будет пережить потерю такого робота, чем гибель астронавта. Обычно, задача косморобота заключается в проведении какой-нибудь научной деятельности. Вообще-то, тоже самое может сделать и обычный робот, работающий на земной поверхности, но к космороботу есть несколько основных требований, которым он должен соответствовать.

функционировать в сложных условиях враждебной среды;

весить как можно меньше;

потреблять мало энергии и иметь долгий срок службы;

работать в автоматическом режиме;

обладать чрезвычайной надежностью;

Для того, чтобы соответствовать всем этим требованиям, учёные создают все новые и новые устройства, механизмы, приводы, микроконтроллеры, обладающие высокой прочностью и использующим как можно меньше энергии. Эксперты подсчитали, что отправление на Марс человека будет стоить примерно 200-300 миллиардов долларов, при том, что это будет безвозвратное отправление. Еще придется потратить несколько месяцев на психологическую адаптацию участников экспедиции. А отправка корабля, на борту которого будет робот, обойдется примерно в 5-10 миллиардов долларов. Так что роботы в космосе обходятся намного дешевле, чем люди.

Подводная робототехника.

В современной жизни человек уже использует роботов во всех сферах своей деятельности. В большинстве своём роботы являются не заменимыми помощниками, но всё чаще они используются там, где человек справлялся без особого труда. Благодаря своему интеллекту человек развил науку, и смог создать робототехнику, но из-за своей лени он всё чаще стремится заменить свой труд роботами. Но и этого человеку мало, теперь человек пытается создать, для своих роботов, искусственный интеллект. С искусственным интеллектом роботы смогут самостоятельно оценивать происходящее вокруг них и принимать решения по действиям, которые им необходимо произвести. Человеку не надо уже будет тратить силы и время на подачу необходимых команд и алгоритмов. Но такое положение дел может привести к деградации человечества, а возможно и исчезновения, как вида, с лица земли. Вполне возможно, что великие достижения человеческого разума и человеческая лень, могут обернуться против самого человека.

Прейко М., Устройства управления роботами: схемотехника и программирование – М.: Издательство ДМК, 2004, 202с.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Робототехнические комплексы (РТК) предназначенные для технологического процесса сборки

Характеристики и структура РТК сборки

Промышленные роботы применяют для автоматизации операций при выполнении всех видов сборочных работ. На операциях сборки под дальнейшую механическую обработку ПР используют:

для подачи, ориентации и соединения деталей в один комплект,

их взаимного закрепления, установки и снятия комплекта при обслуживании обрабатывающего оборудования.

При узловой сборке ПР применяют:

для поиска и распознавания деталей,

их транспортирования, ориентации и подачи на сборочную позицию,

для контроля размеров, правильности и качества взаимного соединения и закрепления деталей,

для транспортирования и укладки (а если потребуется – и упаковки) собранного узла.

Сборка под сварку может рассматриваться как операция узловой сборки и как операция, предваряющая механическую обработку.

При общей, окончательной сборке изделия ПР используют:

для транспортирования, взаимной ориентации и установки узлов,

иногда для их соединения,

а также для транспортирования готовых изделий.

ПР могут применяться и на операциях разборки изделий.

К основным сборочным операциям, которые могут быть выполнены с помощью ПР, оснащенных соответствующими инструментами и приспособлениями, относятся следующие:

– склепать; – сжать – разжать.

Для выполнения основных операций требуется реализация ряда вспомогательных операций, к которым относятся транспортирование, ориентирование, измерение и т. п.

При автоматизации сборки с помощью ПР выдвигается ряд общих требований: детали по качеству изготовления должны соответствовать техническим условиям чертежа, быть чистыми, не иметь забоин, вмятин; конструкция деталей должна исключать возможность их сцепления друг с другом при выходе из подающего устройства (магазина); в соединяемых деталях должны быть предусмотрены фаски, конусы, проточки. Не рекомендуется также сборка деталей из легкодеформируемых, хрупких и не обеспечивающих сохранения определенной геометрической формы материалов; перед поступлением на сборочную позицию необходимо предусмотреть контроль деталей на их соответствие техническим условиям.

Промышленные роботы, обслуживающие сборочные РТК. должны обеспечивать всю совокупность перемещений, необходимых для нормального протекания сборки. Характер и вид этих перемещений зависят от требований, предъявляемых к процессу сборки, номенклатуры и программы выпуска, частоты сменяемости собираемых изделий и габаритов технологического оборудования.

Специфика сборки, в процессе которой необходимо компенсировать погрешности позиционирования, захвата и установки деталей, обусловливает определенные требования к сборочным ПР.

Взаимные основные движения сопрягаемых деталей (как правило, это прямолинейные перемещения) должны осуществляться ПР в цилиндрической системе координат.

Размеры рабочей зоны ПР должны быть достаточными для размещения: вспомогательных устройств, приспособлений и оснастки, необходимых для реализации технологического процесса сборки; магазинов с инструментами и захватными устройствами; подающих устройств; накопителей собираемых деталей; средств контроля качества сборки.

ПР должен иметь не менее трех степеней подвижности, а также возможность увеличить их число до 8 в результате дополнительных движений исполнительного органа ПР или сборочного инструмента.

Система управления ПР должна обеспечивать возможность его работы со значительным числом вспомогательных механизмов (тактовые столы, транспортеры, устройства поштучной выдачи заготовок и т. д.).

Промышленные роботы, последовательно выполняющие несколько различных операций и переходов, должны иметь устройство, автоматически заменяющее захват и инструмент и подключающее их к силовой и измерительной сетям (пневматическим или электрическим).

При необходимости выполнения в процессе сборки операций механической обработки (сверление, развертывание и др.) исполнительный орган ПР должен обеспечить работу режущего инструмента с требуемыми скоростью и усилием подачи; если это невозможно, то в состав РТК следует включить соответствующее металлорежущее оборудование.

Следует отметить, что в промышленной робототехнике четко обозначились два направления создания переналаживаемых систем робото-технологических сборочных комплексов (РТСК). Первое связано с использованием ПР, работающих в условиях упорядоченной среды. В этом случае основное внимание при создании РТК уделяется выбору методов подготовки среды и разработке средств, реализующих их. Такое решение позволяет резко повысить надежность функционирования, снизить стоимость и упростить управление собственно ПР. На производстве при эксплуатации таких РТК не требуется специальной подготовки персонала, удешевляется организация их сервисного обслуживания. Кроме того, упомянутое направление создания РТК обладает определенными преимуществами еще и потому, что на производстве во многих отраслях накоплен значительный опыт применения типовых переналаживаемых средств упорядочения среды (деталей, соединений, технологической оснастки и т. д.), которые используются при автоматизации процессов загрузки и разгрузки технологического оборудования (например, бункерные загрузочно-ориентирующие устройства)

В общем случае состав и структура РТСК могут быть представлены схемой, изображенной на рис. 1.

Рис. 1 - Структурная схема компоновки РТСК

В качестве объекта рассматривается корпус электроизмерительного щитового прибора, на токовыводящие элементы которого надеваются комплекты деталей — обыкновенная и пружинная шайбы, а также цилиндрическая гайка со шлицем. В комплект входят: загрузочные (питающие) устройства ЗУ для номенклатуры комплектующих изделие деталей; устройства, выполняющие функции первичного ориентирования УПО; транспортные системы ТС и элементы создания однослойного потока деталей; устройства вторичного ориентирования УВО и фиксирования положении деталей в пространстве, например, кассетирующие устройства КУ, накопители кассет НК с упорядоченными деталями; транспортные органы ТО для подачи упорядоченных в кассетах деталей в зону обслуживания сборочного робота (создание упорядоченной среды УС): сборочный (обслуживающий) ПР; конвейер базовых деталей КБД и сборочная позиция.

2. Технологические устройства сборочных РТК

Автоматизированная роботизированная сборка накладывает специфические требования на технологические устройства. Эти требования определяются двумя основными схемами построения РТСК. В первой схеме робот выполняет функции захвата деталей, в некоторых случаях — базирование при сборке и удаление собранного узла. В таких комплексах операцию сборки осуществляет стационарное технологическое устройство. Во второй схеме промышленный робот непосредственно выполняет операции комплектования и сборки деталей.

Тип технологических устройств для автоматической сборки узлов изделий определяется главным образом видом соединения, для которого они предназначены. Различают технологические устройства для сборки разъемных и неразъемных соединений.

Детали при сборке соединяют следующими способами: стапелированием (укладкой) с большими и малыми зазорами; пластической деформацией (с натягом); упругой деформацией (с предварительным упругим деформированием одной из сопрягаемых деталей); склеиванием; свариванием; по резьбе.

Для выполнения указанных соединений с помощью ПР необходимы различные сборочные инструменты, приспособления и оборудование, к которым предъявляются следующие основные требования:

1) обеспечение надежного захватывания детали, ее транспортирования на сборочную позицию, а также установки в приспособление или сопряжения с базовой деталью;

2) унификация хвостовиков, поясков и других элементов, инструмента, служащих для его установки а исполнительном органе ПР;

3) возможность встраивания в инструмент датчиков, контролирующих наличие детали, процесс сборки, размеры собираемых деталей, их относительное расположение, качество сборки и другие параметры;

4) унификация мест подключения к измерительным и силовым пневмо- и электросетям (для сменного инструмента);

5) обеспечение захватными элементами инструмента заданной точности базирования детали;

6) оснащенность инструмента устройством автопоиска или элементами, способствующими самоустановке присоединяемой детали под действием сил, возникающих при сборке;

7) отсутствие деформаций детали в результате действия на нее усилий, возникающих при сборке, захватывании и фиксации (если это не требуется по условиям технологического процесса);

8) возможность легкой переналадки инструмента (в широком диапазоне размеров) при изменении номенклатуры собираемых деталей;

9) оснащенность блокировочными устройствами, предотвращающими поломку инструмента;

10) возможность расширения технологических возможностей инструмента;

11) захватные устройства сборочного инструмента по возможности должны быть автономными (т.е. выполненными отдельно от инструмента) и совмещенными с инструментом.

Отдельно можно отметить, что к технологическим устройствам, работающим в составе РТСК, построенным по первой схеме, предъявляются требования: применение единого источника энергии, возможность управления от общей системы, а также эти устройства должны обладать достаточной универсальностью и быстро переналаживаться с одного типоразмера на другой. К технологическим устройствам, работающим в составе РТСК, построенным по второй схеме, предъявляются требования единства источника энергии робота и технологического устройства и возможности работы от единой системы управления. Так как технологическое устройство крепится на конец руки манипулятора, к нему предъявляются требования снижения массы, а следовательно, и размеров для уменьшения инерционных нагрузок в приводах роботов. Технологические сборочные устройства должны иметь высокую производительность, обладать достаточной универсальностью и надежностью в работе.

Автономные захватные устройства обеспечивают соединение деталей, изменение их положения, а также перенос деталей и собранного изделия. Захватные устройства, совмещенные с инструментом, применяют для выполнения основных сборочных операций. Одной из таких операций, наиболее часто встречающейся в машиностроительном производстве, является соединение деталей по цилиндрическим поверхностям (например, при установке подшипников, валов, вкладышей и манжет в корпус). При этом требуется высокая точность взаимного расположения сопрягаемых поверхностей и траекторий их перемещения или возможность компенсации таких погрешностей. Компенсацию осуществляют двумя способами:

1) активным (с применением датчиков, измеряющих, усилия и моменты, возникающие при сопряжении деталей, и выдающих команды на дополнительные перемещения исполнительных узлов ПР и загрузочного устройства);

2) пассивным (с применением кинематических элементов и приспособлений, устанавливаемых обычно непосредственно на сборочном загрузочном устройстве или на инструменте и обеспечивающих автопоиск сопрягаемых поверхностей; при этом для реализации автопоиска на сопрягаемых деталях необходимо иметь соответствующие вспомогательные поверхности - фаски, скосы и т.п.).

Установка плоских прокладок из листового материала производится с помощью электромагнитных или вакуумных захватных устройств. Вакуумные захватные устройства обеспечивают большую точность установки и могут работать с прокладками из любого материала.

Широкое распространение получили различные конструкции устройств для автоматической сборки резьбовых соединений. Эти устройства имеют ряд преимуществ, которые особенно важны для роботизированной сборки. К ним можно отнести универсальность, многообразие готовых конструкторских решений, небольшие габаритные размеры.

В резьбовом соединении следует различать детали, в которых стержень имеет наружную нарезку резьбы (болт, винт, шпилька), и детали, имеющие резьбовые отверстия (гайка, любая деталь с резьбовым или рядом резьбовых отверстий). Разделение деталей в резьбовом соединении на два вида диктуют различные методы подачи, базирования и фиксации в процессе сборки.

Осуществление сборки резьбовых соединений требует выполнения двух движений: поступательного и вращательного. При проектировании средств автоматизации существенное значение имеет выбор прогрессивного способа сборки, который определяется методами базирования и относительного ориентирования собираемых деталей, методами воздействия на объекты сборки (на резьбовые детали).

Существуют два основных метода относительного ориентирования собираемых деталей: в первом используется базирование по неподвижным базам, во втором — одну из собираемых деталей или обе сразу базируют в подвижных базах.

3. Типовые компоновки РТК сборки

Процессу внедрения ПР в производство предшествует этап технологической подготовки, связанный со спецификой использования робота. Эта специфика существенным образом отражается на компоновке оборудования РТСК. Возможны два варианта компоновки:

1) ПР встраивается в существующую технологическую линию, когда требуется большая универсальность самого робота и наличие у него элементов адаптации, а также доработка технологического оборудования под применяемый тип робота;

2) ПР проектируется совместно с технологической линией как составная часть сборочного технологического оборудования.

Последний вариант наиболее рационален и перспективен, так как позволяет в максимальной степени использовать преимущества модульного принципа построения ПР и принцип агрегатирования из унифицированных элементов при создании РТСК. Особое значение этот фактор имеет при разработке РТСК, учитывая разнообразие сборочных процессов. Особенности роботизируемого процесса оказывают одновременно влияние и на кинематику обслуживающих роботов, и на размещение технологического оборудования и компоновку ПСРТК в целом.

Путем анализа сборочных операций, выполняемых с применением ПР, получено четыре типовых варианта компоновки сборочных РТК, представленные на рис. 3. Все РТК включают в себя следующие типовые элементы: ПР 2; рабочие позиции 4 (на которых выполняются операции сборки); питатели 1 (служащие для подачи собираемых деталей в ориентированном положении); магазины 3 с комплектами сборочных инструментов.

В РТК (рис. 3, а) технологический процесс сборки делится на две операции, причем операция 2 выполняется по двум позициям. В связи с этим возникает необходимость в организации трех одинаковых позиций сборки для обеспечения требуемой производительности отдельных операций. Передача полуфабрикатов после выполнения операции 1 на позицию, где выполняется операция 2, осуществляется (в таре) общецеховым транспортом. Такая компоновка обеспечивает сокращение простоев оборудования и, как следствие, повышение производительности РТК.

В РТК (рис. 3, б) один ПР последовательно выполняет все операции сборки до получения полностью собранного изделия. При такой компоновке используют универсальные ПР и рабочие позиции в целях их быстрой переналадки при переходе на сборку другого изделия.

В РТК (рис. 3, в) используют специальные ПР упрощенной конструкции с небольшим числом степеней подвижности. Собираемые детали перемещаются транспортером 5 между несколькими позициями сборки, работающими параллельно. Линейное расположение оборудования обеспечивает выполнение технологических функций и пустоту транспортной системы. Жесткая связь между рабочими позициями обусловливает остановку РТК при выходе из строя ПР или другого оборудования.

Особенностью РТК (рис. 3, г) является то, что сборочные операции (с учетом их специфики) максимально сконцентрированы на отдельных рабочих позициях, причем на ряде позиций сборочные операции выполняются одновременно несколькими ПР. Транспортирование полуфабрикатов между рабочими позициями 4 осуществляется конвейером 5. Связь между отдельными рабочими позициями гибкая.

Варианты компоновки РТСК. На рис. 4, а оборудование расставлено по дуге окружности, и для его обслуживания плечо робота 4 осуществляет возвратно-поступательные и вращательные движения. При переукладке деталей (узлов) с подводящего конвейера (позиция А) на конвейер (позиция D) стационарный робот 4 на фиксированных позициях 1, 2, 3 осуществляет сопутствующие, вспомогательные или контрольные операции: лужение, мойку, травление, гибку, рихтовку, контроль параметров и др. Компоновка комплекса по схеме рис. 4, б предусматривает расположение оборудования в линию, и робот 4 снабжен модулем глобального перемещения между транспортными конвейерами А, В и D. Такая компоновка оборудования предполагает автоматизацию основных (5, 6) и вспомогательных (1, 2, 3) операций, которые обслуживает робот.

Наличие упорядоченной среды позволяет роботу 4 (рис. 4, в) не только обслуживать ее, аналогично схеме (рис. 4, а), но и транспортировать узел, укомплектованный на позициях 1, 2, 3, на позицию 5, 6 фиксирующей операции (развальцовка, пайка, сварка, запрессовка), операции контроля, подгонки, покраски и т.п. В отдельных случаях робот может выполнять эти операции самостоятельно.

Если синхронизация транспортных и основных операций невозможна или когда время, отведенное на операцию, не позволяет осуществлять последовательную комплектацию сборочной единицы за счет повторных возвратно-поступательных и вращательных движений рабочих органов робота, то обслуживаемая среда организуется по схеме, показанной на рис. 4, г. Здесь роботы 4 и 11 попеременно в синхронизированном ритме устанавливают на позицию сборки б укомплектованные сборочные единицы, которые окончательно собираются в изделие специализированным сборочным оборудованием или одним из роботов. Кассеты с комплектующими деталями подаются на позиции 1, 3, 8, 10 конвейерами А, В, А' и В'.

Укомплектованной (собранное) изделие поступает на отводящий конвейер D. Позиции 2, 5 и 7, 9 используются для выполнения вспомогательных и сопутствующих операций. Технологический цикл РТК может быть сокращен за счет уменьшения вспомогательного времени, вызванного загрузкой и разгрузкой рабочих машин и межпозиционным транспортированием объектов (деталей, узлов). С этой целью используются двурукие ПР (рис. 4, д, е), таким образом цикл обслуживания рабочих позиций сокращается вдвое за счет исключения двойных поворотных ходов плеч робота 4.

Рис. 3 - Типовые варианты компоновок сборочных РТК

Рис. 4 - Варианты компоновки РТСК

Н.П. Меткин, М.С. Лапин, С.А. Клейменов, В.М. Критський. Гибкие производственные системы. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 309с.

Гибкие производственные комплексы /под.ред. П.Н.Белянина. – М.: Машиностроение, 1984. – 384с.

Гибкое автоматическое производство/под.ред. С.А. Майорова. – М.: Машиностроение, 1985. – 456с.

Иванов А.А. ГПС в приборостроении. – М.: Машиностроение,1988. – 282с.

Управление работотехническими системами и гибкими автоматизированными производствами /под.ред. Н.М.Макарова, – М.: Радио и связь, 1981, ч.3 – 156с.

Гусь-Хрустальный, 2020
Содержание

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАТРОННИКЕ

2. СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАТРОНИКИ И РОБОТОТЕХНИКИ

2.1 Строительная робототехника

2.2 Промышленная робототехника

2.3 Бытовая робототехника

2.4 Медицинская робототехника

2.5 Авиационная робототехника

2.6 Военная робототехника

2.7 Космическая робототехника

2.8 Подводная робототехника

Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях: станкостроение и оборудование для автоматизации технологических процессов; робототехника (промышленная и специальная); авиационная, космическая и военная техника; автомобилестроение (например, антиблокировочные системы тормозов, системы стабилизации движения автомобиля и автоматической парковки); нетрадиционные транспортные средства (электровелосипеды, грузовые тележки, электророллеры, инвалидные коляски); офисная техника (например, копировальные и факсимильные аппараты); элементы вычислительной техники (например, принтеры, плоттеры, дисководы); медицинское оборудование (реабилитационное, клиническое, сервисное); бытовая техника (стиральные, швейные, посудомоечные и другие машины); микромашины ( для медицины, биотехнологии, средств связи и телекоммуникации); контрольно-измерительные устройства и машины; фото- и видеотехника; тренажеры для подготовки пилотов и операторов; шоу-индустрия (системы звукового и светового оформления). Безусловно, этот список может быть расширен.

Актуальность: В XXI веке мехатроника и робототехника используется во всех видах промышленности, строительства, быта, авиации, особенно в экстремальных сферах деятельности человечества таких, как военная, космическая и подводная.

Цель: рассмотрение видов и типов мехатронных и робототехнических систем, а также сферы их использования в современном мире.

Объект: мехатронные и робототехнические системы.

Предмет: мехатроника и робототехника в современной жизни.

Для достижения выбранной цели поставлены следующие задачи:

1. Дать основные понятия о мехатронике

2. Рассмотреть сферы применения мехатроники и робототехники

3. Охарактеризовать способы применения мехатроники и робототехники в различных сферах

Методологической базой для написания работы послужили общенаучные методы исследования: обобщения, анализа и синтеза, систематизации, а также изучение научной и учебной литературы, технических справочников, самоучителей, материалы различных Интернет-ресурсов.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАТРОННИКЕ

Мехатроника — область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых механизмов, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

Мехатроника опирается на такие дисциплины:

Выделяют строительную, промышленную, бытовую, медицинскую, авиационную и экстремальную (военную, космическую, подводную) мехатронику.

В мехатронике соединяются механика, система управления и искусственный интеллект, поэтому она является важнейшим направлением научно-технического прогресса. Мехатронику требуются знания вышеперечисленных дисциплин, в результате мехатроник, в отличие от узкого специалиста, обладает широким кругозором и системным мышлением.

Управление мехатроными системами делится на:

· телеуправление – то есть с участием человека;

Существует три класса устройств мехатронике, это сборные устройства, манипуляторы и уже готовые работы.

Системы управления устройств строятся на том же техническом базисе, что и все другие автоматические устройства. В отличие от автоматов робот не просто следует заранее вложенному в него алгоритму, а способен воспринимать внешние сигналы и в соответствии с ними адаптировать свои действия в изменяющейся ситуации. Важно понимать, что на данный момент ещё нет универсальных роботов, которых можно было бы использовать для любой задачи. Инженеры-изобретатели разрабатывают и программируют роботов отдельно для каждой конкретной задачи.

По уровню применения робототехника подразделяется на:

2. СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАТРОНИКИ И РОБОТОТЕХНИКИ

2.1 Строительная робототехника

2.2 Промышленная робототехника

2.3 Бытовая робототехника

2.4 Медицинская робототехника

Главной целью развития медицинской робототехники является высокая точность и повышение эффективности лечения, уменьшение рисков нанесения вреда здоровью человека. В настоящее время роботы играют колоссальную роль в развитии современной медицины. Они способствуют точной работе при операциях, помогают провести диагностику и поставить правильный диагноз. Заменяют отсутствующие конечности и органы, восстанавливают и улучшают физические возможности человека, снижают время на госпитализацию, обеспечивают удобство, быстроту реагирования и комфорт, экономят финансовые затраты на обслуживание. Вот некоторые роботы, применяемые в медицине: роботы хирурги, роботизированные протезы, нанороботы и многие другие медицинские роботы.

2.5 Авиационная робототехника

Авиация в плане роботизации не отстаёт от других сфер деятельности человека.

2.6 Военная робототехника

2.7 Космическая робототехника

· функционировать в сложных условиях враждебной среды;

· весить как можно меньше;

· потреблять мало энергии и иметь долгий срок службы;

· работать в автоматическом режиме;

· обладать чрезвычайной надежностью;

2.8 Подводная робототехника

Цель данной работы: рассмотрение видов и типов мехатронных и робототехнических систем, а также сферы их использования в современном мире.

Объектом работы являются мехатронные и робототехнические системы.

Предметом данной работы является мехатроника и робототехника в современной жизни.

Для достижения выбранной цели выполнены следующие задачи:

1. Дать основные понятия о мехатронике

2. Рассмотреть сферы применения мехатроники и робототехники

3. Охарактеризовать способы применения мехатроники и робототехники в различных сферах

Тема: Управление процессами. Представление об автоматических и автоматизированных системах управления. Представление о робототехнических системах.

1. Информационная система.

2. Виды систем управления.

3. Примеры оборудования с ЧПУ.

4. Схемы управления.

5. Представление о робототехнических системах.

Лекция

1. Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации.

Информационные системы - системы, в которых происходят информационные процессы.

Если поставляемая информация извлекается из какого – либо процесса (объект), а выходная применяется для целенаправленного изменения того же самого объекта, то такую информационную систему называют системой управления.

2. Виды систем управления:

Автоматизированная система - это система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая автоматизированную технологию выполнения установленных функций.

Автоматизированная система управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.

АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п.

Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчёркивает сохранение за человеком – оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо неподдающихся автоматизации.

Понятие “Автоматизированная система управления” в России стало использоваться в 50-е годы ХХ века. Интенсивное применение таких систем начинается в 1970–1980-е годы. Оно было направлено в основном на облегчение рутинных операций.

Появление АСУ обусловлено необходимостью совершенствования организационной структуры управления предприятием, организацией, учреждением и т.п.

АСУ представляет собой совокупность коллектива людей и комплекса программно-технических средств, т.е. является человеко-машинной системой, базирующейся на экономико-математических методах управления, использовании средств ЭВМ.

Автоматизация базируется на широком использовании средств вычислительной техники (СВТ) и необходимого для них ПО. В качестве технических средств АСУ получили использование многомашинные, многопроцессорные комплексы, образующие с помощью ЭВМ и информационных сетей распределенные системы обработки информации. При реализации АСУ обычно применяются автоматизированные рабочие места и участки.

Решаемые в АСУ задачи делят на задачи, требующие немедленного ответа и допускающие определённую его задержку по времени выполнения.

В основном выделяют следующие режимы работы АСУ: параллельной обработки, квантования временем для пакетной обработки, оперативной обработки, реального времени и телеобработки информации и данных. В режиме квантования временем каждой прикладной программе выделяется квант времени, по окончании которого управление передаётся следующей программе. Увеличение скорости ответа системы пользователю достигается путём оперативной (онлайновой, непосредственной) обработки данных. При сочетании многопрограммного режима работы ЭВМ с квантованием времени и режимом непосредственного доступа образуется режим разделения времени. Режим реального времени предназначен для задач, требующих немедленного ответа. Он характеризуется дистанционной обработкой информации (телеобработкой). Режим телеобработки может использоваться и в других случаях, например, для пакетного режима обработки данных.

Автоматизация позволяет существенно сократить время создания новых образцов техники, продуктов и т.д., а также обслуживания пользователей, значительно повысить уровень их обслуживания, преобразует и видоизменяет отдельные технологические процессы, а порой – все основные традиционно используемые технологии. Хотя изначально автоматизированные системы предназначались для автоматизации сложных производственных технологических процессов, всё же их недаром назвали АСУ. Управление любыми процессами связано с выполнением собственно функций управления, т.е. взаимодействия людей в процессе выполнения каких-либо работ. В этом случае активизируется деятельность административно-управленческого аппарата и совершенствуется документооборот. Важное место в подобных процессах всегда отводилось циркулирующей в организации информации.

АСУ – гибкие интегрированные системы с элементами искусственного интеллекта. Они ориентированы на реализацию безбумажного, безлюдного управления объектом с подстройкой к изменяющимся внешним условиям и ресурсам. Реализация подобных задач строится на применении ЭВМ, объединённых информационной сетью или сетями с другими ЭВМ.

Для функциональных задач, имеющих достаточно формализованные алгоритмы решения (финансово-бухгалтерский учёт, материально-техническое снабжение, кадры и др.), внедрение АСУ позволило значительно улучшить отчётность, контроль прохождения документации, своевременность принятия решений, и во многих случаях это дало значительный экономический эффект.

Следовательно, для успешного функционирования АСУ возникает потребность автоматизации информационных процессов, а значит и создания автоматизированных информационных систем (АИС). Так и было вначале. В результате появились информационные системы, позволяющие в автоматизированном режиме выполнять процессы, связанные с управлением производством и различными видами деятельности, а также с делопроизводством. В России эти процессы начинаются со второй половины XX века.

Затем стало очевидным, что АИС могут использоваться не только для совершенствования управления производственными процессами, но и с целью улучшения качества создаваемой информационной продукции и услуг, повышения качества и оперативности обслуживания пользователей и т.п. Информационные АСУ обладают возможностью представления информации в виде, удобном для последующего использования, обработки в ЭВМ, а также передачи её по каналам связи.

2. Автоматизированные информационные системы
Автоматизация информационных процессов, способствуя ликвидации многих рутинных операций, повышая комфортность и одновременно эффективность работы, предоставляя пользователям новые, ранее неведомые, возможности работы с информацией, создаёт и новые проблемы, решение которых может быть осуществлено лишь на базе использования общенаучных методов и новых информационных технологий. На каждой ступени развития общества они отражают присущий ему уровень высоких технологий.

Автоматизированная информационная система (Automated information system, AIS) - это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Основная цель АИС – хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей.

К основным принципам автоматизации информационных процессов относят:окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.

Окупаемость означает затрату меньших средств, на получение эффективной, надёжной, производительной системы, возможностью быстрого решения поставленных задач. При этом считается, что срок окупаемости системы должен составлять не более 2–5 лет.

Надежность достигается использованием надёжных программных и технических средств, использования современных технологий. Приобретаемые средства должны иметь сертификаты и (или) лицензии.

Гибкость означает легкую адаптацию системы к изменению требований к ней, к вводимым новым функциям. Это обычно достигается созданием модульной системы.

Безопасность означает обеспечение сохранности информации, регламентация работы с системой, использование специального оборудования и шифров.

Дружественность заключается в том, что система должна быть простой, удобной для освоения и использования (меню, подсказки, система исправления ошибок и др.).

Выделяются четыре типа АИС:

1. Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации.

2. Объединяющий несколько процессов в одной организации.

3. Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе нескольких взаимодействующих организаций.

4. Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.

При создании АИС целесообразно максимально унифицировать организуемые системы (подсистемы) для удобства их распространения, модификации, эксплуатации, а также обучения персонала работе с соответствующим ПО. Разработка АИС предполагает выделение процессов, подлежащих автоматизации, изучение их, выявление закономерностей и особенностей (анализ), что способствует определению целей и задач создаваемой системы. Затем осуществляется внедрение необходимых информационных технологий (синтез). Для успешного проведения проектно-организационных работ рекомендуется выявить несколько прототипов проектируемого объекта и устанавливаемых на нём программно-технических средств. На их основе разработать несколько вариантов. Затем из них выбирают альтернативные, из которых наконец – наилучшее решение.

АИС можно представить как комплекс автоматизированных информационных технологий, составляющих информационную систему, предназначенную для информационного обслуживания потребителей. В АИС обычно применяются автоматизированные рабочие места (АРМ) на базе персональных ЭВМ, распределённые базы данных, программные средства, ориентированные на конечного пользователя.

Основное назначение автоматизированных информационных систем не просто собрать и сохранить электронные информационные ресурсы, но и обеспечить к ним доступ пользователей. Одной из важнейших особенностей АИС является организация поиска данных в их информационных массивах (базах данных). Поэтому АИС практически являются автоматизированными информационно-поисковыми системами (АИПС),

Автоматизированная информационно-поисковая система - программный продукт, предназначенный для реализации процессов ввода, обработки, хранения, поиска, представления данных т.п.

АИПС бывают фактографическими и документальными.

Фактографические АИПС обычно используют табличные реляционные БД с фиксированной структурой данных (записей).

Документальные АИПС отличаются неопределённостью или переменной структурой данных (документов). Для их разработки обычно применяются оболочки АИС.

Примеры оборудования с числовым программным управлением.

Числовое программное управление (ЧПУ) означает компьютеризованную систему управления, считывающую инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) и управляющую приводами металло-, дерево- и пластмасообрабатывающих станков и станочной оснасткой.

Станки, оборудованные числовым программным управлением, называются станками с ЧПУ. Помимо металлорежущих (например, фрезерные или токарные), существует оборудование для резки листовых заготовок, для обработки давлением.

Система ЧПУ производит перевод программ из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (включить/выключить охлаждение, например). Для определения необходимой траектории движения рабочего органа (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой рассчитывается траектория обработки деталей.

Схема передачи информации:

Процессы, не учитывающие состояние объекта управления и обеспечивающие управление по прямому каналу (от управляющей системы к объекту управления), называются разомкнутыми.

Система, в которой управляющий объект получает информацию о реальном состоянии объекта управления по каналу обратной связи, исходя из которой, производит необходимые управляющие действия по прямому каналу управления, называется замкнутой системой управления или системой с обратной связью.

Представление о робототехнических системах

Робототехнические системы – это область, которая охватывает достаточно широкий класс машин, начиная от простейших игрушек до полностью автоматизированных производств и механизмов, призванных заменить человека при выполнении тяжелых, утомительных и опасных работ. Современные программно-аппаратные средства вычислительной техники являются ядром робототехнических систем. Высокая скорость вычислений и быстродействующие интеллектуальные средства контроля предоставляют широкие возможности для реализации адаптивного прецизионного управления исполнительными устройствами с учетом внешних воздействий и неинформативных факторов.

Основные области применения таких систем:

Авиационная, космическая и военная техника.

Станкостроение и оборудование для автоматизации технологических процессов.

Медицинское оборудование. Сервисные системы.

Игровые роботы и роботы с принципиально новыми типами движения.

Робототехнические системы – это совокупность информационно-сенсорных, механических исполнительных и микроконтроллерных управляющих устройств, функционирующих совместно с целью выполнения заданного технологического процесса или операции.

Поэтому основными целями и задачами специализации являются:

· Изучение, разработка и исследование структурных, алгоритмических, схемотехнических и программных решений подсистем контроля и адаптивного управления исполнительными устройствами робототехнических систем.

Читайте также:


Охрана труда и техника безопасности программиста реферат

Надежность банковской системы рф реферат

Рынок рекламы россии реферат

Реферат роль желудочно кишечного тракта в выделении метаболитов

Реферат методы оценки функционального состояния цнс рефлексометрия электроэнцефалография