Основы и принципы роботизации промышленного производства. Технологические роботы, их классификация, структура, характеристика элементов робототехнических систем, технико-экономическая оценка

ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗАЦИИ

И ИНФОРМАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Основы и принципы роботизации промышленного производства. Технологические роботы, их классификация, структура, характеристика элементов робототехнических систем, технико-экономическая оценка. Области использования робототехники в производстве, роль в обеспечении комплексной автоматизации производства.

В настоящее время сформировалось и интенсивно развивается новое научно-техническое направление – робототехника.

Идея создания устройств, автоматизирующих отдельные действия человека, пришла из глубокой древности. Человек давно мечтал создать искусственных механических слуг, которые имели бы все достоинства человека и не страдали бы недостатками, присущими живым организмам.

Еще в I в.н.э. были предприняты попытки создать различные человекоподобные механизмы, которые выполняли несложные процедуры, например, «поглотив» монету, открывали двери помещений или подавали воду.

Следует отметить и сформулировать основные причины развития нового научно-технического направления и главным образом создания нового типа оборудования – промышленных роботов.

Во-первых, это желание освободить человека от работы в так называемых экстремальных условиях. (В настоящее время, несмотря на относительно высокий уровень механизации и автоматизации производственных процессов, еще очень много операций приходится выполнять человеку в условиях высоких температур, повышенной радиации, контактировать с токсичными химическими веществами, работать при высоком уровне шумов и вибраций. Необходимо освободить человека от утомительного, монотонного и однообразного труда.)

Во-вторых, необходимость повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции. (Промышленные роботы позволяют эффективно автоматизировать вспомогательные и транспортные операции в условиях мелкосерийного и серийного производства, дают возможность на новом, более высоком уровне решать задачи комплексной автоматизации, пересмотреть распределение функций между человеком и машиной. Промышленные роботы играют важную роль в решении задачи создания гибких производственных систем.)

В-третьих, так называемый демографический фактор. (В последние годы в некоторых отраслях народного хозяйства ощущается дефицит рабочей силы. Это объясняется устойчивой тенденцией к повышению образовательного ценза, бурно растущим темпам строительства промышленных предприятий, стремлением к освоению новых, необжитых районов и т.д. Отсутствие необходимого количества рабочих отрицательно сказывается на масштабах и темпах строительства.)

Для того чтобы лучше понять место и научные задачи создания промышленных роботов, целесообразно рассмотреть общие аспекты робототехники и так называемые три поколения роботов. Деление это несколько условно, но такой прием позволяет классифицировать промышленных роботов.

1 поколение – промышленные роботы (ПР) представляют собой автоматические устройства, оснащенные одной или несколькими «руками». Движение руки ПР осуществляется по нескольким управляемым координатам (от двух до восьми) с заданной программируемой скоростью и необходимой точностью. На конце руки монтируется кисть с рабочим органом. Перемещение рабочего органа происходит в пределах зоны обслуживания ПР.

ПР в общем случае состоит из манипулятора, рабочего органа и переналаживаемого устройства управления. Важнейшей отличительной особенностью ПР является то, что они, как правило, не имеют датчиков обратной связи и не могут реагировать на изменения внешней среды.

Наиболее эффективно применение ПР для автоматизации транспортных, вспомогательных и некоторых технологических операций в условиях мелкосерийного и серийного производства.

2 поколение – адаптивные роботы (АР), т.е. роботы, управляемые устройством адаптивного управления, относятся к более совершенным роботам и могут реагировать на изменение внешней среды. Они оснащены датчиками обратной связи – сенсорными устройствами. Возможность корректировать программу в зависимости от изменения параметров внешней среды позволяет существенно расширить область применения роботов по сравнению с ПР. Манипуляторы рабочих органов АР принципиальных отличий от таковых у ПР не имеют. Но в АР применяются самые разнообразные датчики обратной связи, начиная от простейших контактных электромеханических и кончая стереоскопическими телевизионными

Системы управления АР, конечно, сложнее систем управления ПР. Как правило, система управления представляет собой специализированную