Классификация промышленных роботов.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Робототехника»

на тему: «Принципы проектирования промышленных роботов»

 

Выполнила

Студентка Ⅲ курса

Группа АТП и П

Асауляк О.О.

 

Проверил:

ст. преподаватель

Глушков Г.Е.

 

Рыбница, 2016 г.

Содержание:

Содержание: 2

ВВЕДЕНИЕ.. 3

Принципы проектирования промышленных роботов. 5

Область применения промышленных роботов. 7

Классификация промышленных роботов. 8

Структура промышленных роботов. 11

Требования к электроприводу. 13

Литература. 15

ВВЕДЕНИЕ

 

Промышленные роботы (ПР) находят все более широкое применение, заме­няя человека (или помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья, тяжелыми или монотонными условиями труда. Особенно важно то, что ПР можно применять для выпол­нения работ, которые не могут быть механизированы или автоматизирова­ны традиционными средствами. Одна­ко ПР — всего лишь одно из средств автоматизации и упрощения производственных процес­сов. Они создают предпосылки для перехода к качественно новому уров­ню автоматизации — созданию автоматических производственных систем, работающих с минимальным участием человека. Сегодня робототехнические системы применяют практически во всех от­раслях народного хозяйства, однако наибольшее распространение они получили в промышленности, прежде всего — в машиностроении. Одно из основных преимуществ ПР— возможность быстрой переналадки для выполнения задач, различающихся по­следовательностью и характером манипуляционных действий. Поэтому при­менение ПР наиболее эффективно в ус­ловиях частой смены объектов произ­водства, а также для автоматизации руч­ного низкоквалифицированного труда. Промышленные роботы дают возмож­ность автоматизировать не только ос­новные, но и вспомогательные опера­ции, чем и объясняется постоянно растущий интерес к ним. Одной из основных причин разрабо­ток и внедрения роботов является экономия средств. По сравне­нию с традиционными средствами авто­матизации ПР обеспечивают большую гибкость технических и организацион­ных решений, снижение сроков ком­плектации и пуска в производство автоматизированных систем.

Основные предпосылки расширения применения ПР следующие:

повыше­ние качества продукции и объемов ее выпуска благодаря снижению вре­мени выполнения операций, рост коэффициента сменности работы оборудования, стимулирование создания новых высокоскоростных про­цессов и оборудования; изменение условий труда работа­ющих путем освобождения от монотонного, тяже­лого и вредного труда, улучшения условий безопасности, снижения потерь рабочего времени от производ­ственного травматизма и профессиональных заболеваний; экономия и высвобождение рабочей силы для решения задач.

Современное развитие техники поз­воляет перейти к решению этих технико-экономических и социальных за­дач за счет создания ПР и выпуска роботизированных комплексов.

 

Принципы проектирования промышленных роботов. Проектирование ПР является сложной системной задачей, для решения которой необходимо, чтобы принципы и подходы соответствовали требованиям, предъявляемым к промышленному роботу, как к техническому средству гибкой производственной системы. Основными техническими требованиями являются:

- обеспечение функций и параметров гибкой производственной системы; гибкость, т.е. простота переналадки при переходе на другое изделие;

- устойчивая работа в автоматическом режиме;

- экономичность, которая обеспечивается низкой стоимостью, наименьшими эксплуатационными расходами

- надежность работы, а также включения и выключения в интервале температур от 0 до 50ºС;

- соответствие удельных показателей по материало- и энергоемкости лучшим мировым образцам.

Параметры робота выбирают на основе функционального анализа технологических факторов. Исходя из экономических требований, необходимо при этом минимизировать число степеней подвижности, а также перемещения при максимально допустимой погрешности позиционирования. При выборе рациональной кинематической схемы и компоновки самого робота целесообразно совмещать рабочие зоны технологического оборудования и уменьшать число вариантов подхода в эти зоны рабочего органа. Компоновку робота и кинематическую структуру определяют методом многокритериальной оценки. При этом необходимо учитывать:

- относительный объем и форму рабочей зоны;

- соответствие траекторий рабочего органа требованиям технологического процесса;

- возможности системы управления по реализации одновременного движения нескольких степеней подвижности с заданными параметрами;

- площадь, занимаемую ГПМ (гибкими производственными модулями);

- простоту конструкции.

Динамические параметры робота необходимо определять исходя из производительности ГПМ, значений перемещений рабочего органа за цикл. Производительность и объем выпуска ГПМ должны обеспечивать заданную норму целесообразности его внедрения в производство. Погрешность позиционирования определяется исходя из технологических требований с введением коэффициента запаса, распределение погрешности позиционирования между степенями подвижности робота необходимо проводить с учетом ее векторного представления, значений перемещений по степеням подвижности. Проектирование механической системы проводят с учетом того, что она состоит из двух систем: несущей механической системы и исполнительной системы, взаимосвязанных между собой, но различающихся функциональным назначением. Несущая механическая система обеспечивает форму и объем рабочей зоны, служит для размещения узлов исполнительной системы и представляет собой разомкнутую кинематическую цепь. Исполнительная система служит для обеспечения динамических и точностных параметров робота и представляет собой систему механизмов, приводящих в движение звенья несущей механической системы. Перемещения ориентирующего механизма определяют из анализа изменений положений объекта манипулирования или рабочего органа в процессе производства относительно положения выходного звена несущей механической системы. Жесткость механической системы определяют с учетом допустимых смещений рабочего органа при позиционировании под воздействием инерционных сил. Деформацией от действия сил тяжести пренебрегают, так как она учитывается при программировании. Перед началом расчета распределяют допустимые деформации между несущей и исполнительными системами. Деформация несущей системы составляет 85…95% от суммарной деформации, исполнительной системы – 5…15% и зависит от применяемого передаточного механизма.

При расчете жесткости несущей механической системы расчетная модель должна учитывать:

- массу и расположение груза и рабочего органа, ориентирующего механизма, передаточных механизмов и звеньев;

- контактную податливость узлов соединения звеньев.

 

Область применения промышленных роботов.

Промышленные роботы применяются в промышленном производстве и научных исследованиях. В большинстве случаев под промышленным роботом подразумеваются автоматические программно-управляемые манипуляторы, выполняющие рабочие операции со сложными пространственными перемещениями. Основными задачами промышленных роботов являются перемещение массивных или крупногабаритных грузов, точная сварка, покраска, а также сортировка продукции. По применению промышленные роботы делят на:

- сварочные роботы – эту лучший выбор для автоматизации сварочных процессов на производстве. Технология роботизированной сварки, одна из самых отработанных в мировой практике;

- Роботы для плазменной резки – часто находят свое применение, особенно если речь идет о работе с объемными конструкциями.

- Роботы для дуговой сварки. Это одна из самых востребованных технологий в мире. Качество и производительность РТК дуговой сварки, на порядок выше человеческого труда.

- Роботы для контактной сварки, представляют собой хороший пример экономически эффективного использования роботов, к тому же освобождающая человека от однообразной и тяжелой работы. Применение промышленных роботов для точечной сварки, было и есть одним из самых распространенных приложений робототехники.

- Промышленные роботы для паллетирования. Повсеместное применение поддонов, необходимость в сокращении времени, вредная для здоровья среда, все это вызывает потребность в автоматизации паллетирования продукции. Скорость и точность работы роботов, несравнимы с человеческим трудом.

Роботизированная покраска – это технология, без которой сегодня невозможно представить любое серийное производство, требующее нанесение покрытий. Наряду с дуговой сваркой, технология покраски стояла у истоков в создании роботизированных технологий.

Классификация промышленных роботов.

 

По характеру выполняемых промышленными роботами функций различают роботы, непосредственно участвующие в технологическом процессе, и роботы, предназначаемые для выполнения транспортно-складских, погрузочно-разгрузочных и других вспомогательных операций. По объему и разнообразию работ, которые могут ими осуществляться промышленные роботы подразделяют на универсальные, специализированные и специальные.

- Универсальные промышленные роботы обладают широкими технологическими возможностями, что предопределяет их количественное превосходство над специальными и специализированными.

- Специальные роботы рассчитаны на работу (подъем, перемещение, опускание и т.д.) с одинаковыми деталями или выполнение определенной технологической операции;

- специализированные - на работу с конструктивно и технологически сходными деталями или выполнение однотипных технологических операций (процессов).

Метод управления, по которому различают роботы с ручным, копирующим и кнопочным управлением.

По степени их технического совершенства различают роботы первого, второго и третьего поколений.

- Роботы первого поколения (с программным управлением) применяют для: обслуживания станков, прессов, печей, сварочных установок и машин; выполнения основных технологических процессов (гибки, вальцовки, резки, сборки, сварки); погрузочно-разгрузочных и складских работ.

- Роботы второго поколения отличаются от роботов первого наличием чувствительных устройств (осязание, телевизионное зрение), имеют более сложное управляющее устройство.

- Роботы третьего поколения (интегральные роботы) в отличие от роботов второго поколения обрабатывают информацию, получаемую от органов чувств. Эти роботы применяют для работ, требующих распознавания образов (работа по чертежу), а также протекающих в сложных и изменяющихся условиях.

По типу информационной системы их подразделяют на роботов: с поисковой системой; отражением усилий; искусственным зрением; комбинированной информационной системой. Применяют эти роботы для: сборки и монтажа по монтажной схеме; выполнения работ, требующих информации о внешнем виде и свойствах предметов (трещины, загрязненность, цвет и т.д.); работ с неориентированными деталями произвольной формы.

По уровню сложности работы и его устройства разделяются на 3 поколения: 1 поколение – это роботы, имеющие только память, обучающую и адаптивные системы; 2 поколение – это роботы с частично самоорганизующейся системой управления, обучения и адаптации от ЭВМ; 3 поколение – это роботы с самоорганизующейся системой управления и органами чувств.

В машиностроении в основном применяются роботы 1-го поколения и частично 2-го. Роботы 2-го и 3-го поколения применяются для научных исследований и работе в условиях недоступных и вредных для человека. По характеру выполнения технологических операций роботы делятся на 3 группы: технологические (производственные) роботы (ТПР) выполняют основные технологические операции. Они непосредственно участвуют в техпроцессе в качестве оборудования (гибка, сварка, окраска, сборка и т.д.); вспомогательные (подъемно-транспортные) (ВПР) выполняют функции переноса объекта в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Их применяют для обслуживания основного технологического оборудования; универсальные роботы (УПР) – выполняющие разнообразные технологические операции – основные и вспомогательные. По степени специализации подразделяются:

- специальные – только для выполнения одной технологической операции или обслуживания конкретного технологического оборудования;

- специализированные ПР – предназначены для выполнения технологических операций одного вида (сварки, окраски, сборки, гибки, штабелирования и т.д.);

- многоцелевые – для выполнения различных основных и вспомогательных операций и они относятся к числу универсальных.

По технологическим операциям: выполнение основных операций – сборка, сварка, окраска, штабелированние и др.; выполнение вспомогательных операций при всех видах обработки; проведение операций контроля – информационные РТС; выполнение всех видов работ на складах.

Число степеней подвижности: с одно, двумя и n- степенями подвижности. Грузоподъемность: сверхлегкие – до 1 кг; легкие – до 10 кг; средние – до 200 кг; тяжелые – до 1000 кг; сверх тяжелые – свыше – 1000 кг.

Мобильность – стационарные или подвижные.

Тип силового привода – гидравлический, пневматический, электрический и комбинированный привод. Характер обработки программы – жесткопрограммируемые, адаптивные и гибко программируемые.