Применение промышленных роботов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

     Кафедра технологии  машиностроения

 

 

 

 

 

Контрольная работа

тема № 36

Применение промышленных роботов

 

 

 

 

 

Выполнил

Студент 

Факультет

Группа 

 

Преподаватель Еремина А. С.

 

 

 

 

Новосибирск

2010

Содержание

 

Введение

1. Классификация промышленных роботов
2. Структура промышленных роботов

2.1 Виды управления промышленным роботом

2.2 Способы программирования промышленного робота

3. Использование роботов в промышленности

3.1 Промышленные роботы в массовом производстве

     3.2 Промышленные роботы в крупносерийном производстве

 3.3 Промышленные роботы в среднесерийном многономенклатурном производстве

     3.4 Промышленные роботы в мелкосерийном производстве

     4. Примеры операций, выполняемых при помощи промышленных роботов

4.1 Применение промышленных роботов при загрузочно-разгрузочных работах

4.2 Применение промышленных роботов при обработке деталей и заготовок

               4.3 Применение промышленных роботов при операции сварки

4.4  Применение промышленных роботов при операции сверления

4.5 Применение промышленных роботов при бесконтактной обработке заготовок

4.6 Применение промышленных роботов при нанесении различных составов на поверхность

               4.7 Применение промышленных роботов при операции сборки

Заключение

Список использованной литературы

Приложение 1

Введение

 

Научно-технический прогресс, под флагом которого шел весь двадцатый  век, дал человечеству не только тысячи новинок, но и новые средства производства. К самым выдающимся новым средствам  производства, безусловно являющимся вершиной человеческой мысли, можно  отнести промышленных роботов. Промышленные роботы могут применяться практически во всех отраслях промышленности. Наибольшую распространенность они получили как в отраслях, связанных с опасными для человека условиями работы – например, высокими температурами или агрессивными химическими средами, парами, выбросами, повышенным радиационным фоном – так и в отраслях, изначально требующих высокой степени автоматизации – например, в процессах конвейерной сборки.

В данной работе мы перечислим основные виды промышленных роботов, рассмотрим в каких видах производства они применяются, а также разберем некоторые производственные операции, которые выполняются при помощи промышленных роботов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Классификация промышленных роботов

Классификацию промышленных роботов начнем с определения  промышленного робота. Промышленный робот (по ГОСТ 25686—85) – автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько  степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для  выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. [2]

Существует множество  классификаций промышленных роботов  по тем или иным признакам. По уровню сложности работы и своего устройства роботы разделяются на 3 поколения:

1 поколение  – это роботы, имеющие только  обучающую память 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 первого поколения и частично второго. Роботы второго и третьего поколения применяются для научных исследований и работе в условиях недоступных и вредных для человека.[6]

Классификация роботов производится также и по следующим признакам:

1. По характеру выполнения технологических операций роботы делятся на 3 группы:

1. технологические (производственные) роботы выполняют основные операции технологического процесса. Они непосредственно участвуют в технологическом процессе в качестве производящих или обрабатывающих машин, выполняющих такие операции как  гибка, сварка, окраска, сборка и т.д.;

2. вспомогательные (подъемно-транспортные) роботы выполняют функции переноса объекта в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Их применяют для обслуживания основного технологического оборудования для автоматизации вспомогательных операций установки-снятия заготовок, деталей, инструмента и оснастки, очистки баз деталей и оборудования, питания конвейеров, а также на транспортно-складских и других операциях;
3. универсальные роботы выполняют разнообразные технологические операции – основные и вспомогательные, т. е. они сочетают в себе признаки первых двух групп. Данный термин характеризует промышленный робот как по характеру выполняемых операций, так и по степени специализации.
2. По степени специализации роботы подразделяются на:
1. специальные промышленные роботы – предназначены для выполнения определенной технологической операции или обслуживания конкретного технологического оборудования;
2. специализированные (целевые) – предназначены для выполнения технологических операций одного вида (сварка, окраска, сборка, гибка, штабелирование и т.д.);
3. многоцелевые – предназначены для выполнения различных основных или вспомогательных операций, в том числе и таких, выполнение которых осуществляется разнотипными приемами. Они относятся  к числу универсальных роботов.
3. По типам производства:

1) роботы для серийного производства;

2) роботы для массового производства.

4. По области применения по виду производства:
1. в заготовительных цехах: литейных, кузнечнопрессовых и т.д.
2. в основных цехах: механических, сборочных, термических, гальванических и др.;
3. во вспомогательных цехах: инструментальных, ремонтных и др.

5.  По технологическим  операциям:

1. выполнение основных операций – сборка, сварка, окраска, штабелирование и др.;
2. выполнение вспомогательных операций при всех видах обработки;
3. проведение операций контроля – информационные РТС;
4. выполнение всех видов работ на складах;
5. внутрицеховой и межцеховой транспорт.

6. По системам основных координатных перемещений:

1) Прямоугольная -  плоская и пространственная;

2. Полярная – плоская, цилиндрическая и сферическая;
3. Ангулярная- плоская, цилиндрическая и сферическая;

7. По числу степеней подвижности:

1) с одной степенью подвижности;

2) с двумя степенью  подвижности;

3) с n- степенями подвижности.

8. По грузоподъемности:

1. сверхлегкие – до 1 кг.;
2. легкие – до 10 кг.;
3. средние – до 200 кг.;
4. тяжелые – до 1000  кг.;
5. сверх тяжелые – свыше – 1000 кг.

9. По степени мобильности:

1) стационарные роботы;

2) передвижные роботы.

10. По конструктивному исполнению:

1) встроенные в оборудование роботы;

2) напольные роботы; 

3) подвесные роботы.

11. По типу силового привода:

1) С  гидравлическим приводом;

2)  С пневматическим приводом;

3) С электромеханическим приводом;

4) С комбинированным приводом.

12. По схеме расположения приводов:

1) с  расположением приводов в едином блоке;

2) с  расположением приводов на исполнительных органах;

3) с  комбинированным расположением приводов.

13. По характеру обработки программы:

   1) жесткопрограммируемые промышленные роботы, программа действий которых содержит полный набор информации, не изменяющийся в процессе работы. Они не обеспечивают корректировки программы при изменении внешней среды;

   2) адаптивные промышленные роботы, которые осуществляют свои действия с использованием информации об объектах и явлениях внешней среды, полученной в процессе работы. Они имеют сенсорное обеспечение, позволяющее корректировать управляющую программу;

   3) гибкопрограммируемые (интегральные) промышленные роботы, которые способны формировать программу своих действий на основе поставленной цели и информации об объектах и явлениях внешней среды.

14. По характеру программирования скоростей и дискретности перемещений:

   1) позиционные (многоточечные или малоточечные) - перемещение осуществляется от точки к точке;

   2) контурные – перемещение осуществляется по непрерывной траектории;

   3) комбинированные. [2]

 

2. Структура промышленных роботов

 

Промышленный робот состоит из исполнительного устройства в виде манипулятора и устройства программного управления. Манипулятор промышленного робота предназначен для выполнения двигательных функций при перемещении объектов в пространстве и представляет собой многозвенный механизм с разомкнутой кинематической цепью. Конструктивно манипулятор состоит из несущих конструкций, исполнительных механизмов, захватного устройства, привода с передаточными механизмами и устройства передвижения. Устройство программного управления промышленного робота необходимо для формирования и выдачи управляющих воздействий манипулятору в соответствии с управляющей программой и конструктивно состоит из системы управления, информационно-измерительной системы с устройствами обратной связи и системы связи. Устройство передвижения служит для перемещения манипулятора или промышленного робота в целом в необходимое место рабочего пространства и конструктивно состоит из ходовой части и приводных устройств. Система управления необходима для непосредственного формирования и выдачи управляющих сигналов и состоит из пульта управления, запоминающего устройства, вычислительного устройства, блоков управления приводами манипулятора и технологическим оборудованием. Информационно-измерительная система предназначена для сбора и первичной обработки информации для системы управления промышленным роботом, включает в себя устройство обратной связи, устройство сравнения сигналов и датчики обратной связи. Систему связи используют для обеспечения обмена информацией между промышленным роботом и оператором или другими роботами и технологическими устройствами с целью формулировки заданий, контроля за функционированием систем промышленного робота и технологического оборудования, диагностики неисправностей, регламентной проверки и т.п. Одна из конструкций промышленного робота представлена в Приложении 1. [5]

Воздействие робота на внешнюю среду и манипулирование  объектами в соответствии с поставленной технологической задачей осуществляются захватным устройством, которое  устанавливают на руке робота. При  конструировании захватных устройств  учитывают свойства среды и манипулируемого объекта. Скорость, точность выполнения движений и нагрузочная способность робота зависят от типа используемого привода (электрический, гидравлический, пневматический), а также системы управления. Управление приводами строится либо по разомкнутой схеме ("работа по упорам"), либо по замкнутой (по датчикам состояния звеньев).

Различают промышленные роботы с цикловым, позиционным и контурным управлением.[3]

 

2.1 Виды управления промышленным  роботом

Цикловые  роботы составляют простейший и самый  распространенный класс. У таких  роботов по программе, задаваемой обычно от микроконтроллера, меняется только цикл движений - последовательность включений приводов по степеням подвижности и временные интервалы между включениями. В результате можно программно изменить последовательность выхода в различные, но жестко определенные точки пространства. Значения перемещений (координат позиций) и скоростей по степеням подвижности настраивают каждый раз при внедрении робота в тот или иной технологический процесс. Перемещения по степеням подвижности настраивают жесткими упорами, а скорости - соответствующими регулировками систем питания приводов.

Роботы  с позиционным управлением имеют  более совершенные систему привода  и устройство управления. У таких  роботов в соответствии с программой могут изменяться не только цикл движений, но и значения перемещений по степеням подвижности. В отличие от цикловых роботов они обеспечивают обслуживание значительного числа дискретных позиций в рабочем пространстве. При этом скорости движений между позициями у таких автоматов либо настраивают при регулировании привода, либо меняют по программе ступенчато.

Роботы с контурным управлением имеют такие систему привода и устройство программного управления, которые обеспечивают выполнение как заданных последовательностей перемещений, так и бесступенчатое регулирование их значений и скоростей. Эти роботы могут выполнять программные движения в пространстве по любым заданным траекториям. [3]

 

2.2 Способы программирования промышленного робота

 

Программирование  любого промышленного робота сводится к составлению, вводу и отладке управляющей программы. Существуют два способа программирования промышленного робота - аналитическое программирование и обучение. При аналитическом программировании управляющую программу составляют на основе расчетов по математической модели роботов и затем заносят в устройство управления. При обучении промышленного робота составление и ввод управляющей программы осуществляет человек-оператор посредством предварительного движения рабочего органа по намеченным позициям или траекториям с занесением в устройство управления значений параметров этого движения в виде управляющей программы. Выполняя процесс обучения, оператор обычно пользуется выносным пультом управления, который позволяет, включая приводы отдельных движений робота, задавать траектории или позиции рабочему органу. Если построенные таким образом траектории или позиции соответствуют требуемым в будущем технологическом процессе, они запоминаются.