Notesale: Turn your study into money

Document Preview

Extracts from the notes are below, to see the PDF you'll receive please use the links above

---

TOPIC 8
...
Robotics is an intensively developing scientific
and technical discipline that studies not only the theory, calculation and design
of robots and their systems, but also the problems of complex automation of
production and research
...
However, at the present stage of the economy of
both our country and many foreign countries, the market requires the
production of products of serial and small-scale batches, goods and products
characterized by frequently reconfigurable technology
...
, are difficult to automate and slow down further improvement
of the technology
...

Thus, there are sharp contradictions in modern production between the
perfection of industrial technology and the nature of labor in its use, the need
for labor resources and their supply, the demand for the intensification of
production, the need to develop new spaces and technologies with limited
psychophysiological capabilities of a person
...

The idea of creating a "robot" - an anthropomorphic device that simulates the
physical, motor and mental functions of a person-has been around since time
immemorial
...
U
...
" ("Rossum universal
robots"), staged on January 21, 1921 at the Prague national theater, by the
Czech writer Karel Chapek
...
ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ
Эволюция современного общества и производства обусловила создание
и развитие нового класса машин – роботов и соответствующего научного
направления – робототехники
...

Эффективность
комплексной
автоматизации
в
условиях
крупносерийного и массового производства бесспорна
...

При сравнительно высоком уровне автоматизации основных технологич
...
, поддаются автоматизации с трудом, тормозят дальнейшее
совершенствование технологии
...

Таким образом, налицо острые противоречия современного
производства между совершенством промышленной техники и характером
труда при ее использовании, потребности в трудовых ресурсах и их
предложением, требованием интенсификации производства, необходимостью
освоения
новых
пространств
и
технологий
с
ограниченными
психофизиологическими возможностями человека
...


Идея создания «робота» – антропоморфного устройства,
имитирующего физические, двигательные и умственные функции человека,
возникла с незапамятных времен
...
U
...
»
(«Россумские универсальные роботы»), поставленной 21 января 1921 года в
Пражском национальном театре, чешский писатель Карел Чапек
...
It took more than 40 years for scientists to create universal automata
based on the achievements of science and technology, equipped with organs
of interaction with the environment and software control, called "robots"
...
Since the robot as a universal automatic device is
intended to replace human labor in various areas of the application, the
assessment of its capabilities should come from three categories inherent to a
living being: intellectual (memory, logic, learning ability), functional
(movement in space, orientation, versatility) and physical (strength, speed,
continuity of work, reliability, durability) abilities
...


основные их характеристики, размеры производства и области использования,
взаимоотношение роботов и людей, самовоспроизведение роботов
...

Для формирования понятия «робот» необходимы основные критерии
оценки его возможностей
...

В технической литературе установившимся понятием является не
«робот», а «промышленный робот»
...

заменяющие аналогичные функции человека при перемещении
предметов производства и (или) технологической оснастки
...
1
...
In this case, it is advisable to use cyclic control systems to control the
robot
...
There is no need to control the trajectory of the working body
between points
...


8
...
Состав, структура и устройство промышленных роботов
Проанализировав технологические операции, которые могут
быть автоматизированы с помощью ПР, можно в зависимости от объема
и сложности выполняемых в одном цикле операций, а также от вида
устройства управления разделить ПР на три типа:
Первый тип – роботы, выполняющие большой набор движений
в одном цикле, с ограниченным числом точек позиционирования; весь
рабочий цикл недолог
...

Второй тип – роботы, выполняющие большой набор движений в одном
цикле, с большим количеством точек позиционирования по каждой
координате; цикл может быть длительным
...

Применяются позиционные устройства управления
...
Contour control devices are used
...

structure and device, namely, it consists of an Executive device (manipulator)
Любой ПР, отнесенный как к первому типу, так и ко второму или
and a control device (Fig
...
1)
...
8
...

ПРОМ ЫШЛЕННЫЙ
РОБОТ

INDUSTRIAL ROBOT

Manipulator

Support
structure

Manipulation
system

Working
body

The
device of
movement

Drive

Control
system

Information
and
measurement
system

Устройство
управления

Манипулятор

Control device

Communi
cation
system

Fig
...
1

The manipulator is designed to perform all the motor functions of the PR
and is a multi-link mechanism with an open kinematic chain, equipped with
drives and a working body, as well as in General, a device for movement
...

Supporting structures are used to accommodate all devices and units of
the IR, as well as to ensure the necessary strength and rigidity of the
manipulator
...

The manipulation system is designed to transfer and Orient the working
body or object of manipulation at a given point in the working area and
represents a multi-link spatial mechanism
...


Опорные
конструкции

Манипуляционная
система

Рабочий
орган

Устройства
передвижения

Привод

Система
управления

Информа
ционноизмерительная
система

Система
связи

Рис
...
1

Манипулятор – предназначен для выполнения всех двигательных
функций ПР и представляет собой многозвенный механизм с разомкнутой
кинематической цепью, оснащенный приводами и рабочим органом, а также в
общем случае устройством передвижения
...

Опорные конструкции служат для размещения всех устройств и
агрегатов ПР, а также для обеспечения необходимой прочности и жесткости
манипулятора
...

Манипуляционная система предназначена для переноса и ориентации
рабочего органа или объекта манипулирования в заданной точке рабочей зоны
и представляет многозвенный пространственный механизм
...

Привод предназначен для преобразования подводимой энергии в
механическое движение исполнительных звеньев манипулятора
...


The drive is designed to convert the supplied energy into mechanical
movement of the manipulator's Executive links
...

The movement device is used to move the manipulator or IR as a whole to
the desired place of the working space and structurally consists of a running
gear and drive devices
...

Information and measurement system designed for collecting and primary
processing of information for the control system about the state of the
elements and mechanisms of the IR and the environment, structurally part of
the control device IR, includes a feedback device, a signal comparison device
and feedback sensors
...


8
...
Terms and definitions
Universal IR – IR for performing technological operations of various
types and auxiliary transitions when working with different groups of models
technologist
...

Specialized IR – IR for performing technological operations of one type
or only auxiliary transitions when operating with a certain group of models of
the technologist
...

Special IR – IR for performing certain tasks
...
equipments
...

IR control device – a IR device for generating and issuing control actions
to the Executive device in accordance with the control program
...

A control program is a set of commands that defines a given PR
operation and, in General, its interaction with the service object
...


Устройство передвижения служит для перемещения манипулятора
или ПР в целом в необходимое место рабочего пространства и конструктивно
состоит из ходовой части и приводных устройств
...

Информационно-измерительная система , предназначенная для сбора
и первичной обработки информации для системы управления о состоянии
элементов и механизмов ПР и внешней среды, конструктивно входит в состав
устройства управления ПР, включает в себя устройство обратной связи,
устройство сравнения сигналов и датчики обратной связи
...


8
...
Термины и определения
Универсальный ПР – ПР для выполнения технологических операций
различных видов и вспомогательных переходов при функционировании с
различными группами моделей технолог
...

Специальный ПР – ПР для выполнения определенных технолог
...

Исполнительное устройство ПР – устройство ПР, выполняющее все
его двигательные функции (манипулятор + устройство передвижения)
...

Рабочий орган ПР – составная часть манипулятора для
непосредственного
выполнения
технологических
операций
или
вспомогательных переходов
...

Программное управление ПР – автоматическое управление
исполнительным устройством по заранее введенной управляющей программе
...

Adaptive control IR – control of the Executive device depending on the
controlled parameters of the external environment and the robot with
automatic change of the control program
...

Positional control IR – control of the Executive device, in which the
movement of its working body occurs at specified positioning points without
controlling the trajectory of movement between them
...

Nominal load capacity IR – the largest value of the mass of production
items or technologist
...

Working space IR – the space in which the Executive device IR can be
located during its operation (determined without considering the dimensions
of the captured object or equipment)
...
It is characterized by the shape determined by the
coordinate system of the manipulator and the size determined by the
maximum movement by degrees of mobility
...


Адаптивное управление ПР – управление исполнительным
устройством в функции от контролируемых параметров состояния внешней
среды и робота с автоматическим изменением управляющей программы
...

Позиционное управление ПР – управление исполнительным
устройством, при котором движение его рабочего органа происходит по
заданным точкам позиционирования без контроля траектории движения между
ними
...

Номинальная грузоподъемность ПР – наибольшее значение массы
предметов производства или технолог
...

Рабочее пространство ПР – пространство, в котором может
находиться исполнительное устройство ПР при его функционировании
(определяется без учета габаритов захватываемого предмета или оснастки)
...
Характеризуется формой, определяемой системой
координат манипулятора и размерами, определяемыми максимальными
перемещениями по степеням подвижности
...


8
...
Классификация роботов
1
...
2):

8
...
Classification of robots
1
...
8
...

2
...
8
...


2
...
3):

ROBOTS
Production

1
...
AGRICULTURAL
3
...
CONSTRUCTION
5
...
HOUSEHOLD
7
...
SPACE
2
...
UNDERGROUND
4
...
FOR INFORMATION
SEARCH AND EXPLORATION
6
...
OTHER

Производственные

1
...

3
...

5
...

7
...
8
...
SEMI-AUTOMATIC

Automatic

1
...
ADAPTIVE
3
...
8
...
In payload:
– ultralight;
– easy;
– average;
– heavy;
– superheavy
...
Для информационного
поиска и разведки
6
...
Прочие

1-го
поколения
2-го
поколения
3-го
поколения

8
...
2

ROBOTS

1
...
EXOSKELETONS
3
...

2
...

4
...
8
...
28
...
THE MANIPULATORS
2
...
AUTONOMOUS

РОБОТЫ
Биотехнические

1
...
Экзоскелетоны
3
...
Полуавтоматические

3
...
Ж есткопрограммируемые
2
...
Гибкопрограммируемые

1
...
Интерактивные
- автоматизированное
- супервизорное
3
...
By the number of degrees of mobility:
– with two degrees;
– with three degrees;
– with four degrees
– with more than four degrees
...
Possible route:
– fixed;
– mobile
...
By the method of installation in the workplace:
- outdoor;
– suspension;
– integrated
...
By type of coordinate system (see below):
– rectangular Cartesian map;
– cylindrical;
– spherical;
– angular
...
By type of drive:
– with Electromechanical;
– with hydraulic;
– with pneumatic;
– combined
...
4
...

Main TC
1
...
They are divided into ultralight (up to 1 kg); light
(1-10 kg); medium (10 – 200 kg); heavy (200 – 1000 kg); super-heavy
(> 1000 kg)
...
The Number of degrees of mobility – the sum of possible coordinate
movements of its working body or object of manipulation relative to the
support system
...
Portable
degrees of mobility are used to move the working body of the PR, orientingfor its orientation in the working area
...

4
...

5
...

6
...

7
...

8
...


8
...
Технические характеристики ПР
Технические характеристики ПР разделяют на основные и
дополнительные
...

1
...

2
...
Переносные
степени подвижности используются для перемещения рабочего органа ПР,
ориентирующие – для его ориентации в рабочей зоне
...
Six degrees of mobility are required for transport and full spatial
orientation
...

3
...

According to the size of the linear movement or stroke of the working body,
there are PR with a small (up to 300 mm), with an average (from 300 to 1000
mm) and with a large stroke (more than 1000 mm)
...

Here we distinguish between low-speed (linear speed up to 0
...
5 to 1 m/s) and high-speed (linear speed more than
1 m/s)
...
Form or type of work area
...
The volume of the working area
...
The positioning error
...

Additional technical characteristics
Additional features allow you to represent the possibility of IR
...

Let us look at some of these characteristics
...

According to mobility, IR are divided into stationary and mobile ones, which
provide coordinate movements of the manipulator
...
Mobile vehicles can
be floor-mounted or suspended, and depending on the type of chassis –
wheeled, tracked or walking
...
Для переноса и полной пространственной ориентации
необходимо шесть степеней подвижности
...


3
...

По величине линейного перемещения или хода рабочего органа
различают ПР с малым (до 300 мм), со средним (от 300 до 1000 мм) и с
большим ходом (более 1000 мм)
...

Здесь различают ПР с малым (линейная скорость до 0,5 м/с), со средним
(линейная скорость от 0,5 до 1 м/с) и высоким быстродействием
(линейная скорость более 1 м/с)
...

5
...
Это отклонение положения
(или траектории) рабочего органа ПР от заданного программой
...

Дополнительные характеристики позволяют более полно представить
возможность ПР
...

Рассмотрим некоторые из этих характеристик
...
По мобильности ПР подразделяются на стационарные и
подвижные, обеспечивающие координатные движения манипулятора
...
Подвижные ПР могут быть
напольными или подвесными, а в зависимости от типа ходовой части –
колесными, гусеничными или шагающими
...
Возможности манипуляционной системы ПР зависят не
только от числа степеней подвижности, но и от вида системы координат, в

Coordinate system
...
IR uses rectangular, cylindrical,
spherical, angular (angular spherical) and combined coordinate systems
...

The type of IR control system determines the complexity and scope of the
production tasks available to you
...


которой перемещаются исполнительные звенья
...

Тип привода ПР может быть пневматическим, гидравлическим,
электрическим и комбинированным
...
Применяют цикловые, позиционные и
контурные системы управления
...

The number of degrees of mobility and each movement of the robot is
provided by the corresponding kinematic scheme of its mechanisms
...
A classification of kinematic
structural schemes of the hand and manipulators, consisting of pairs, is
developed:
1 – RRR, three rotational;
2 – RRS, two rotational and one sliding;
3 – SRS, RSS, SSR, two sliding and one rotational;
4 – SSS – three sliding
...


Базовые системы координат манипулятора
...
Кинематические схемы роботов имеют определенные
структуры кинематики рук и кисти, которые зависят от вида и
последовательности
расположения
вращательных
(В)
и
поступательных (П) кинематических пар
...

Форма рабочей зоны и возможности манипулирования объектом
также определяются кинематической структурной схемой кисти
манипулятора (жесткая, В, ВВ, ВВВ)
...
Если поступательных переносных степеней
подвижности три (П=3), а вращательных вообще нет (В=0), то базовая
система координат является прямоугольной, а рабочая зона имеет
форму параллелепипеда (рис
...
4)
...
If there are three
sliding portable degrees of mobility (S=3), and there are no rotational degrees
at all (R=0), then the base coordinate system is rectangular, and the working
area has the form of a parallelepiped (Fig
...
4)
...
8
...
Rectangular coordinate system

Рис
...
4
...
These robots are
usually either suspended above the process equipment being serviced, or
mounted on guide carriages below it
...
имеют большие габариты при малом
объеме рабочей зоны и характеризуются сравнительно невысоким
быстродействием
...

В том случае, когда П=2, В=1, рабочая зона ПР приобретает
цилиндрическую форму, вернее форму неполного цилиндра (рис
...
5)
...
8
...


Fig
...
5
...
8
...


The corresponding base coordinate system R, H, φ is convenient and widely
used
...


Соответствующая этому случаю базовая система координат R,H, φ удобна
и получила большое распространение
...


If S=1, R=2, then the working area is an incomplete ball, and the base
coordinate system R, θ, φ is spherical
...
8
...
It provides maintenance of a larger volume of the work area
than for rectangular and cylindrical coordinate systems
...


Если П=1, В=2, то рабочая зона представляет собой неполный шар, а базовая
система координат R,θ,φ является сферической
...
8
...
Она обеспечивает
обслуживание большего объема рабочей зоны, чем при прямоугольной и
цилиндрической системах координат
...


Fig
...
6
...
8
...


When S=0, R=3, an angular base coordinate system γ, θ, φ is obtained (Fig
...
7)
...
8
...


Fig
...
7
...
However, the design of the
manipulator is overly complex, cumbersome and involves a complex
control system
...

Rectangular coordinate system is implemented by three sliding
kinematic pairs of the cylindrical two sliding and one rotational,
spherical – two rotational and one sliding, angular or three
rotational
...
8
...

Такая система координат наиболее универсальна, обеспечивает
обслуживание наибольшего объема рабочей зоны и позволяет строить ПР,
обладающие максимальной антропоморфностью
...
Недостатком является также то, что жесткость манипулятора в
ней понижена, из-за чего возникают трудности обеспечения необходимой
точности позиционирования
...




---