Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»
физико-технический факультет
курсовая РАБОТа
по дисциплине Системная инженерия робототехнических комплексов
на тему: Основы робототехнического проектирования. Основные этапы проектирования робототехнических комплексов согласно единой системы конструкторской документации (ЕСКД)
Специальность: 1-53 01 06 «Промышленные роботы и робототехнические комплексы»
Студент:
Гордиевский А.О.
Оглавление
1. Основы робототехнического проектирования
Заключение
Список использованных источников
Введение
Процесс проектирования робота заключается в разработке технической документации, предназначенной для изготовления и эксплуатации робота. Состав технической документации определен стандартами, которые объединены в единую систему конструкторской документации (ЕСКД). Документацию на программные продукты обычно разрабатывают отдельно в соответствии с единой системой программной документации (ЕСПД). Состав комплекта документов на изделия регламентирован ГОСТ 2.102-68, согласно которому техническая документация может включать в себя:
1) чертеж детали - документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля;
2) сборочный чертеж - документ, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля;
3) чертеж общего вида - документ, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей и поясняющий принцип работы изделия;
4) теоретический чертеж - документ, определяющий геометрическую форму (обводы) изделия и координаты расположения составных частей;
5) габаритный чертеж - документ, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами;
6) электромонтажный чертеж - документ, содержащий данные, необходимые для выполнения электрического монтажа изделия;
7) монтажный чертеж - документ, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия, а также данные, необходимые для его установки (монтажа) на месте применения;
8) упаковочный чертеж - документ, содержащий данные, необходимые для выполнения упаковывания изделия;
9) схема по ГОСТ 2.701- 2008 - документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними;
10) спецификация - документ, определяющий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта;
11) ведомость спецификаций - документ, содержащий перечень всех спецификаций составных частей изделия с указанием их количества и входимости;
12) ведомость ссылочных документов - документ, содержащий перечень документов, на которые имеются ссылки в конструкторских документах изделия;
13) ведомость покупных изделий - документ, содержащий перечень покупных изделий, примененных в разрабатываемом изделии;
14) ведомость разрешения применения покупных изделий - документ, содержащий перечень покупных изделий, разрешенных к применению в соответствии с ГОСТ 2.124-85;
15) ведомость держателей подлинников - документ, содержащий перечень предприятий (организаций), на которых хранят подлинники документов, разработанных и (или) примененных для данного изделия;
16) ведомость технического предложения - документ, содержащий перечень документов, вошедших в техническое предложение;
17) ведомость эскизного проекта - документ, содержащий перечень документов, вошедших в эскизный проект;
18) ведомость технического проекта - документ, содержащий перечень документов, вошедших в технический проект;
19) пояснительная записка - документ, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений;
20) технические условия - документ, содержащий требования (совокупность всех показателей, норм, правил и положений) к изделию, его изготовлению, контролю, приемке и поставке, которые нецелесообразно указывать в других конструкторских документах;
21) программа и методика испытаний - документ, содержащий технические данные, подлежащие проверке при испытании изделий, а также порядок и методы их контроля;
22) таблица - документ, содержащий в зависимости от его назначения соответствующие данные, сведенные в таблицу;
1. Основы робототехнического проектирования
1.1 Робототехнический комплекс
Робототехнический комплекс - это автономно действующая совокупность технологических средств производства, включающая основное и вспомогательное технологическое оборудование и промышленные роботы, выполняющие технологические основные и вспомогательные операции, а также обеспечивающая полностью автоматический цикл работы внутри комплекса и его связь с входными и выходными потоками остального производства.
Робототехнические системы являются принципиально новым техническим средством комплексной автоматизации производственных процессов. При их использовании можно наиболее полно исключить ручной труд как на вспомогательных, так и на основных технологических операциях.
Для современного производства характерна высокая автоматизация основных технологических процессов, но при этом вспомогательные операции выполняются человеком вручную. Эти операции утомительны, примитивны, а в ряде случаев тяжелы, вредны и даже опасны для жизни. На них в настоящее время все еще приходится значительная доля трудовых затрат. Практика показала, что традиционными средствами невозможно автоматизировать многие вспомогательные ручные операции. Это сдерживает развитие и интенсификацию производства. Поэтому возникла насущная потребность в создании и широком применении промышленных роботов, в которых основными исполнительными устройствами являются манипуляторы - многозвенные механизмы с управляемыми приводами по всем степеням подвижности. Под действием автоматической системы управления робота его манипуляторы совершают движения, подобные движениям рук человека в процессе его трудовой деятельности.
Системы управления роботами отличаются легкостью переналадки на самые различные виды операций. Таким образом, промышленный робот является многоцелевой машиной, удовлетворяющей современным требованиям создания гибко переналаживаемого автоматизированного производства и осуществления трудосберегающей технологии в цехах, в шахтах, под водой и т. п.
1.2 Структура робототехнического комплекса
1. По структурному признаку различают:
· однопозиционные РТК, включающие один ПР в комплекте с единицей технологического оборудования станок - робот, пресс - робот, то есть «оборудование - робот» (рис. 1).
· групповые РТК, включающие один ПР, обслуживающий группу однотипного или разнотипного технологического оборудования (рис. 2);
· многопозиционные РК (роботизированные центры РТЦ или РПУ), включающие группу ПР (рис. 3), выполняющих взаимосвязанные или взаимодополняющие функции (например, один ПР заливает металл в машину литья под давлением, а другой снимает готовые отливки; группа ПР осуществляет ряд сборочных операций на многопозиционном поворотном столе).
Рисунок 1
Рис. 2
Рис. 3
Таким образом, структурный признак отражает взаимодействие ТО внутри комплекса.
1.3 Классификация робототехнических комплексов
Говоря об общей классификации робототехнических систем, можно указать следующие их большие классы:
· манипуляционные робототехнические системы;
· мобильные (движущиеся) робототехнические системы;
· информационные и управляющие робототехнические системы.
Наибольшее развитие и практическое применение получили манипуляционные робототехнические системы различных типов в промышленности.
Мобильные (движущиеся) робототехнические системы представляют собой некоторые платформы (или шасси), перемещением которых управляет автоматика. При этом они кроме программы маршрута движения имеют запрограммированную автоматическую адресовку цели, могут автоматически нагружаться и разгружаться. В промышленных цехах они предназначаются для автоматической доставки деталей и инструмента к станкам и от станков на склады. На таких подвижных системах могут устанавливаться манипуляционные механизмы. К такого рода системам относятся движущиеся устройства для обслуживания автоматизированных складов в разных отраслях народного хозяйства.
В сельскохозяйственном производстве мобильными робототехническими системами могут являться автоматически движущиеся агрегаты для полевых, огородных и садовых работ, как, например, самоходные тракторные машины. Мобильные системы нужны и для работ по освоению морского шельфа (рис. 4) с целью обслуживания установок по добыче нефти, газа и конкреций металлов.
Рис. 4. Подводный аппарат-робот
В мобильных робототехнических системах используют любые принципы движения. Они могут быть колесными, шагающими, колесношагающими, гусеничными, летающими, плавающими и т. п.
Информационные и управляющие робототехнические системы представляют собой некоторые комплексы измерительно-информационных и управляющих средств, автоматически производящих сбор, обработку и передачу информации, а также использование ее для формирования различных управляющих сигналов.
В промышленных цехах - это системы автоматического контроля и управления для почти безлюдного производственного процесса, комплексно механизированного, в том числе с групповым использованием промышленных роботов (рис. 5). Подобные системы применяют и в автоматических системах проектирования, при выполнении технических и экономических расчетов и др.
Рис. 5. Схема группового управления роботами: УУ - управляющее устройство; РО - рабочий орган; ОС - обратные связи; ДОч - датчик очувствления робота
В подводных условиях - это плавающие необитаемые аппараты, снабженные измерительно-информационными и управляющими устройствами и автоматической кинофотоаппаратурой для определения свойств дна и воды (рис. 6), для обработки, обнаружения и опознавания предметов с автоматической выдачей информации по адресу и т. п.
Рис. 6. Информационный подводный робот
Рассмотрим более подробно класс манипуляционных робототехнических систем. Их можно разделить на три вида (рис. 7):
1. автоматически действующие роботы, автоматические манипуляторы и роботизированные технологические комплексы (РТК);
2. дистанционно управляемые роботы, манипуляторы и технологические комплексы;
3. ручные, непосредственно связанные с движением рук, а иногда и ног человека.
Первые из них применяют в основном в промышленном производстве (промышленные роботы и роботизированные комплексы), а вторые главным образом - в экстремальных условиях, т. е. при наличии радиации, загазованности, взрывоопасное, высоких и низких температур и давлений. Третий вид применяют для погрузочно-разгрузочных и тяжелых работ.
Рис. 7 Классификация манипуляционных робототехнических систем
2. Основные этапы проектирования робототехнических комплексов
2.1 Построение системы управления промышленным роботом в РТК
Для эффективной работы промышленных роботов необходимо согласованность и точность их действий. Задача усложнена тем, что согласование действия промышленных роботов осуществляются в режиме реального времени.
Система управления разрабатывается на согласование следующих событий: поведение робота при прямой передаче заготовок между оборудованием, при совместной работе двух и более роботов над одной деталью или узлом, а также при выполнении двумя или более промышленными роботами независимых задач. Обычно применяется принцип группового управления.
Под групповым управлением роботами понимается координированное управление движением, позволяющее роботам уклоняться от столкновения друг с другом или с препятствиями при выполнении своих функций. Выделяют две фазы координации управления: Прогнозирование возможных столкновений путем моделирования движения роботов Исключение столкновений и обеспечения обхода препятствий путем автоматического управления роботами.