67484

РОБОТОТЕХНІЧНІ СИСТЕМИ (РТС), ЇХ СТРУКТУРА

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Роботизований технологічний процес технологічний процес в якому в ролі основного технологічного устаткування використовуються промислові роботи і маніпулятори. З цією метою роботи доцільно сполучити з таким технологічним устаткуванням яке оснащене числовим програмним...

Украинкский

2014-09-10

337 KB

33 чел.

 Технічні засоби робототехнічних систем

Лекція 02

Тема: РОБОТОТЕХНІЧНІ СИСТЕМИ (РТС), ЇХ СТРУКТУРА

План

  1.  Основні поняття: промисловий робот (ПР), робототехнічний комплекс (РТК), система, гнучкі виробничі системи.
  2.  Класи РТС: маніпуляційні, мобільні, інформаційні керуючі.
  3.  Структура РТС.

Література:

  1.  Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники: Введение в специальность: Учеб. Для вузов по спец. «Робототехн. Системы и комплексы» – М.: Высш. шк., 1990.  – 224с.
  2.  Промышленная робототехника/ Под ред. Л.С.Ямпольского. – К.:Техніка, 1984. – 264с., ил.
  3.  Роботизированные производственные комплексы/ Под ред. Ю.Г.Козырева, А.А.Кудинова. – М.: Машиностроение,1987. – 272 с.
  4.  КостюкВ.И., Гавриш А.П., Ямпольский Л.С. Промышленные роботы. – К.: Выща школа, 1985. – 360с.

  1.  Основні поняття: промисловий робот (ПР), робототехнічний комплекс (РТК), система, гнучкі виробничі системи

Робототехніка - напрям науки і техніки в сфері механізації та автоматизації ручних операцій.

Предмет робототехніки - розробка дослідження роботів і пов'язана з цим сукупність проблем, починаючи від теоретичних досліджень, розрахунків, конструювання, створення роботизованих виробництв і керування ними і закінчуючи питаннями аналізу економічних і соціальних проблем впровадження роботів у промисловість.

Промисловий робот - автоматична машина, стаціонарна чи рухома, що складається з виконавчого пристрою у вигляді маніпулятора з кількома степенями вільності і перепрограмованого пристрою програмного керування для виконання у виробничому процесі рухових і керуючих функцій (за ГОСТ 25686-85 ).

Роботизація виробництва - комплексне поняття, яке охоплює широке коло аспектів - від створення нових технологій, нового керування до розробки принципів управління і організації виробництва, в якому широко використовуються роботи, а також проведення комплексних техніко-економічних досліджень щодо визначення оптимальної степені універсальності окремих типів роботів.

Роботизоване виробництво - виробництво, в якому на різних його стадіях в необхідному і достатньому об'ємі використовуються промислові роботи і маніпулятори.

Об'єкт роботизації - деталь, виріб, над яким виконують необхідні за технологічним процесом взаємодії і операції за допомогою промислових роботів і маніпуляторів.

Роботизований технологічний процес - технологічний процес, в якому в ролі основного технологічного устаткування використовуються промислові роботи і маніпулятори.

Робототехнічний комплекс - сукупність основних технологічних машин і промислових роботів, що працюють в єдиному виробничому циклі по обробці (виготовленню) деталей і здатних швидко налагоджуватись на новий вид продукції. В ряді випадків робототехнічні комплекси керуються від ЕОМ. З'єднання декількох робототехнічних комплексів в складну розвинуту систему з управлінням від автономної чи централізованої ЕОМ призводить до створення роботизованої технологічної лінії. В багатьох випадках в склад таких ліній входять станки з ЧПК, що дозволяє створити автоматичні лінії з зв'язком, які знадобляться для експлуатації в умовах єдиного і малосерійного виробництва.

Робототехнічна система (РТС) - технічна система, в якій перетворення і зв'язки енергії маси і інформації відображені з використанням промислових роботів.

Гнучкістю виробництва називається його здатність швидко і без суттєвих затрат переналагоджуватись на виготовлення нової і модернізованої продукції і на нові технологічні процеси з новою їх організацією.

  1.  Класи РТС: маніпуляційні, мобільні, інформаційні керуючі

2.1 Промислові роботи, відносяться до класу маніпуляційних роботів. Промисловий робот - це автоматична машина, стаціонарна чи пересувна, що складається з виконавчого пристрою у вигляді маніпулятора, який має кілька степенів вільності, перепрограмувального пристрою, і програмного керування для виконання у виробничому процесі рухових і керуючих функцій.

Для робота характерні: перепрограмованість - властивість промислового робота заміняти керуючу програму автоматично чи за допомогою людини-оператора. До перепрограмування відноситься зміна послідовності і значення переміщень по ступенях рухливості і керуючих функцій за допомогою засобів керування на пульті пристрою керування.

Завдяки наявності декількох степенів вільності і гнучкої системи керування, що легко переналагоджується на виконання різних програм руху маніпулятора, робот є багатофункціональною машиною. Це відповідає вимогам гнучкого переналагоджування виробництва на різні технологічні процеси. З цією метою роботи доцільно сполучити з таким технологічним устаткуванням, яке оснащене числовим програмним керуванням (ЧПК), яке також легко переналагоджується.

Роботи виготовляються в наземному, підвісному і портальному виконаннях. Невеликі роботи можуть бути настільними або встановленими безпосередньо на об'єкті устаткування, наприклад, на станині токарного верстата. Для обслуговування двох або декількох верстатів робот може автоматично переміщатися по заданій програмі.

Найбільше поширення роботи одержали в машинобудівних і приладобудівних галузях. Але існує також тенденція комплексної автоматизації з застосуванням роботів в інших галузях промисловості (легкому, комп’ютерному, хімічному, будівельному, металургійному, вугле-, нафто-, гозодобувному).

2.2 Мобільні робототехнічні системи відрізняються наявністю рухомого шасі з автоматично керованими приводами. Вони можуть бути колісними, ходячими, колісно-ходячими і гусеничними. Існують також плаваючі і літаючі мобільні робототехнічні системи. Часто мобільні машини несуть на собі маніпуляційні роботи і можуть застосовуватися в польових умовах, в космічних польотах, на промислових підприємствах, а також у будівництві і на транспорті.

На заводах багато ручної роботи потрібно при транспортуванні деталей, матеріалів і інструментів в заводському цеху між верстатами і складами. Тут об'єктом робототехніки є створення автоматичних візків (робокарів), що рухаються в цеху по заданій програмі при керуванні від ЕОМ. Програма може легко переналагоджуватися. Це ж відноситься і до автоматичних підвісних транспортних роботів. Треба згадати і про автoматизацію усіх видів складських робіт за допомогою робототехнічних систем, коли робот автоматично обслуговує по програмі від ЕОМ різні осередки складу і прибуваючі до нього робокари.

2.3 Інформаційно-керуючі робототехнічні системи можуть не мати механічно рухомих виконавчих пристроїв. Вони на підставі інформації, що надходить від зовнішніх джерел, виконують за допомогою визначених алгоритмів і програмам (у тому числі адаптуються до обстановки і до поставленої задачі) обробку інформації, видачу результатів на дисплей чи інші зовнішні пристрої, а також автоматично виробляють необхідні керуючі сигнали на основі цих результатів. Інформаційні рoбoтoтехнічні системи можуть визначати властивості невідомиx об'єктів у будь-якім середовищі, зокрема автоматично проводити дослідження в космічному просторі.

Інформаційні роботи можуть міститися в підводних апаратах і автоматично керувати їхнім рухом у залежності від ситуації і результатів вимірів у місці їхньої дії.

До інформаційних роботів відносяться також і автоматичні контрольно-вимірювальні системи на виробництві. Справді, там затрачається багато ручної праці на контрольно-вимірювальні операції. Тут призначенням робототехніки є автоматизація самого процесу контролю, подачі деталей на контроль, проведення вимірів і потім автоматичне сортування деталей різного ступеня придатності (чи просто на придатні і браковані) , а також передача до верстата інформації про необхідність підналагодження. Ця задача теж повинна бути вирішена для завершення комплексної автоматизації виробництва і ліквідації одноманітної ручної праці. В таких інформаційних роботах можуть бути присутніми деякі маніпуляційні пристрої.

Не менше pyтиннoї праці й у фінансистів, креслярів, технологів, нормувальників і навіть у конструкторів, проектантів і плановиків. Ці сфери людської діяльності є особливими областями автоматизації з використанням обчислювальної техніки, дисплеїв (числових, буквених і графічних) і графобудівників. Тут немає механічних рук чи транспортних переміщень, але по суті справи ліквідація рутинної (ручного і розумового) праці це є областю робототехніки в широкому розумінні терміна.

  1.  Структура РТС

Складна виробнича система є сукупністю об'єктів, зв'язаних причинно-наслідковою залежністю таким чином, що їхні функції, вироблювані ними дії і операції, що виконуються над ними, повинні приводити до передбаченого результату — випуску продукції певної якості в належній кількості і за встановлений час. Оптимальна система досягає максимальної продуктивності при обмежених витратах. В умовах серійного багатономенклатурного виробництва оптимальними можуть бути тільки ГВС, що володіють властивістю відносного пристосовування, тобто, властивістю пристосовуватися до змін всередині і зовні системи зберігаючи при цьому продуктивність, близьку до максимальної.

По структурі РТС можна уявити як деяку сукупність взаємозв'язаних компонентів. Нижче приведені основні компоненти системи.

3.1 Підсистема обробки (формоутворення) деталей включає серійне або спеціально розроблене основне технологічне устаткування, доцільність застосування якого визначається вимогами конкретного виробничого процесу, рівнем концентрації і поєднання операцій і ступенем автоматизації переходів обробки. У ряді випадків підсистема комплектується ПР, виконуючими основні технологічні операції.

3.2 Підсистема потоку (транспортування) деталей здійснює операції складування внутрішньоцехового і міжверстатного транспортування деталей і заготівок, а також операції установки, зняття, переорієнтації і фіксації деталей при обслуговуванні основного технологічного устаткування.

До складу підсистеми потоку деталей (заготівок) входять автоматизовані склади, роботи різних конструкцій, конвейєри, візки і інші засоби автоматизації транспортно-складських операцій.

При розробці транспортних засобів необхідно звертати особливу увагу на забезпечення сполучення із загальнозаводськими і цеховими засобами транспортування заготівок, напівфабрикатів і готових деталей, на вибір типу і місткості накопичувальних пристроїв, що комплектують РТК, а також способу орієнтації, комплектації і фіксації заготівок (деталей) на початковій позиції РТК.

3.3 Підсистема потоку інструменту і пристосувань забезпечує комплектацію, наладку, доставку і зміну допоміжного оснащення,  пристосувань, формоутворювального і вимірювального інструменту в підсистемах обробки і контролю, а також захватних пристроїв і інструменту для ПР. При створенні автоматизованих ділянок (ліній) доцільно встановлювати на всіх РТК уніфіковані пристрої (магазини), що припускають автоматичну зміну і закріплення інструментів, пристосувань і захватних пристроїв (для ПР). Подача інструменту, пристосувань і захватних пристроїв, може здійснюватися загальною підсистемою потоку деталей. При цьому стає можливим комплектувати партію заготівок, що запускається, набором пристосувань і інструментів, необхідних для їхньої обробки. Установка інструментів в уніфікованих формою і розмірам облямовуваннях (блоках) дозволяє застосовувати ПР, які обслуговують потік деталей, для виконання операцій зміни інструменту на верстатах.

3.4 Підсистема контролю якості продукції забезпечує контроль виробництва в цілях отримання заданих якісних показників.

3.5 Підсистема управління і інформації виконує наступні функції: управління основним і допоміжним устаткуванням, транспортно-навантажувальними пристроями і складом; контролю і діагностики роботи устаткування, фіксації відмов і простоїв; накопичення і розподіли інформації про місцезнаходження партій заготівок і деталей, а також про ступінь укомплектованості оснащенням, пристосуваннями, формоутворюючим і вимірювальним інструментом; розрахунку послідовності обробки партій деталей на верстатах; обліку виробів, заготівок, напівфабрикатів, матеріалів, що комплектують, а також оперативної оцінки ступеня заповнення складу; видачі інформації диспетчеру і інші функції, пов'язані з плануванням, організацією виробництва і управлінням іншими підсистемами.

3.6 Допоміжна підсистема підтримує працездатність складної виробничої системи в цілому. В її функцій входять забезпечення енергопотоку, прибирання відходів виробництва, матеріальне забезпечення і т.д.

Перераховані підсистеми взаємозв'язані, тому конкретне організаційне і конструктивне технологічне розв'язання по одній з них обумовлює, як правило, певні вимоги до інших.

Таким чином, на практиці створюються різного роду складні виробничі системи, що розрізняються призначенням, структурою, ступенем автоматизації основних і допоміжних операцій і управління, диференційованого по рівню організації причинно-наслідкової залежності усередині підсистем і між ними.

На  основі аналіза існуючих структур РТК можна виділити основні схеми компонування типових РТК , поданих на рисунку3.5.

РТК-1—один робот (автономний або вбудований) обслуговує одну технологічну одиницю (робототехнологічна одиниця). Застосовується в умовах масового і великосерійного виробництва. Можливо територіальне об'єднання робототехнологічних одиниць по ознаці однотипності обслуговуваного технологічного устаткування або типовості операцій (як це показано на рисунку 3.5а), що зручно в обслуговуванні і наладці РТК.

Така компоновка передбачає наявність живильників 2, що забезпечують промислові роботи 4 впорядкованими по наявності, належності до класу і положення заготівками для подальшого завантаження технологічного устаткування 1. Функції  оператора 5 зводяться до спостереження за правильністю функціонування елементів РТК.

РТК-2 — один робот обслуговує групу з двох-чотирьох  одиниць технологічного устаткування (рисунок 3.5б). Робота ПР 4 і технологічного устаткування 1 синхронізована з роботою підвідної А і відвідногї D транспортних систем таким чином, що виконання окремих операцій на одній з одиниць технологічного устаткування дозволяє обслуговувати роботом другу одиницю устаткування. Одночасно промисловим роботом може вироблятися заміна інструменту і оснащення, розташованого в магазинах 2 і 3 відповідно. Оператор 5 виробляє наладку устаткування, "навчання" робота і стежить за функціонуванням елементів РТК.

РТК-3 — декілька промислових роботів і одиниць технологічного устаткування з транспортними міжопераційними зв'язками, живильниками і накопичувачами об'єктів праці, представляють єдине ціле і з'єднані єдиним технологічним процесом перетворення матеріальних об'єктів (рисунок 3.5в). Живильник 2 забезпечує за допомогою подаючої транспортної системи А на вході робототехнологічного комплексу подачу на позицію обслуговування промислового робота 4 впорядковані по положенню і приналежності до класу заготівки для завантаження за допомогою ПР технологічного устаткування 1. Після завершення чергової операції роботи перенавантажують напівфабрикати з устаткування на міжопераційну транспортну систему D-A, готуючи, таким чином, завантаження наступної одиниці устаткування за допомогою відповідного промислового робота, і так до завершальної операції, після чого готовий виріб складується наступним промисловим роботом в накопичувач 3. Функції оператора 4 аналогічні розглянутим вище.

РТК-4 — декілька роботів обслуговує групу технологічних машин, число яких перевищує кількість роботів. При такій компоновці виділяється декілька ділянок із закінченим циклом перетворення об'єктів праці, зокрема, складання складальних одиниць, а весь технологічний процес складання виробу з'єднаний транспортною системою (рисунок 3.5г).

Об'єднані таким чином в єдину роботизовану лінію робототехнологічні комплекси забезпечують послідовну комплектацію складального з'єднання на транспортному конвейєрі шляхом установки промисловими роботами 4 на розташовані на транспортері базові деталі комплектуючих елементів з'єднання, що знаходяться в накопичувачах 2 і 3 у впорядкованому за наявністю, положенням і приналежністю до класу стані. У разі відсутності чергового елемента в накопичувачі або  наявності  бракованого   (неорієнтованого)   елемента, доупорядкування накопичувачів  здійснюється  операторами  5, які  обслуговують лінію. ¦

РТК-5 — роботи різної складності використовуються в роботизованих виробничих системах. В цьому випадку виделяють ділянки, сформовані за принципом завершеності операцій і процесів. Зокрема, на рисунок 3.5д представлена компоновка роботизованої ділянки, що включає технологічне устаткування 1, 3, 6 і 7, промислові роботи 4 різної складності, накопичувачі 2 з впорядкованими за наявністю, положенням і приналежністю до класу об'єктами праціі і міжопераційні зв'язки 8, на яких можуть вироблятися супутні (згинання, лудіння, миття, зачистка) або контрольні операції. Технологічне устаткування може забезпечуватися індивідуальними стійками 9 локального управління, а ділянка в цілому управляється від ЕОМ, які є одночасно елементами сполучення з верхнім рівнем ієрархії — центральний процесором, що здійснює управління виробничою системою. Функції операторів 5 розширяються, і тепер вони не тільки стежать за правильністю функціонування ділянки, але і здійснюють обслуговування засобів і систем управління ділянкою. Таким чином, можна прийняти три основні схеми взаємного розташування устаткування і роботів: кругову (рисунок 3.5б), лінійну (рисунок 3.5а,в) і лінійно-паралельну (рисунок 3.5г)

PAGE  1

EMBED KompasCDWFile  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51168. Исследование интегрального датчика температуры LM60 89.22 KB
  Цель: изучить конструкцию интегрального датчика температуры LM60 его свойства применение научиться снимать статистическую характеристику. Вывод: изучили свойства интегрального датчика температуры LM60 его применение научились снимать...
51169. Исследование работы термометра сопротивления 56.06 KB
  Цель: изучить конструкцию термометра сопротивления его свойства применение научиться снимать статистическую характеристику.
51170. Исследование работы термоэлектрического преобразователя 56.5 KB
  Цель: изучить конструкцию термоэлектрического преобразователя его свойства применение научиться снимать статистическую характеристику.
51172. Елизавета Петровна - русская императрица 86.35 KB
  Смерть жениха расстроила и этот брак а за последовавшей вскоре после того кончиной Екатерины I заботы о замужестве Елизаветы совершенно прекратились. Но теперь за изменение участи Елизаветы взялось само общество. Путем возведения на престол Елизаветы первый думал отвлечь Россию от союза с Австрией а второй вернуть Швеции завоеванные Петром Великим земли. Арест Брауншвейгской фамилии произошел очень быстро не вызвав никакого кровопролития и на другой день появился манифест кратко возвещавший о вступлении Елизаветы на престол.