|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Роботехника - сравнительно новое и интенсивно развивающееся научное направление, вызванное к жизни необходимостью освоения новых сфер и областей деятельности человека, а также потребностью широкой автоматизации современного производства, направленной на резкое повышение его эффективности. Использование автоматических программируемых устройств - роботов - в исследовании космоса и океанских глубин, а с 60-х гг. нашего столетия и в производственной сфере, быстрый прогресс в области создания и использования роботов в последние годы обусловили необходимость интеграции научных знаний ряда смежных фундаментальных и технических дисциплин в едином научно-техническом направлении - робототехнике.
Исследовательские и производственные роботы стали реальностью сегодняшнего дня, что потребовало соответствующей подготовки инженерных кадров и привело к открытию в ряде технических вузов страны робототехнических специальностей и специализаций, а также включение в учебные планы механических и машиностроительных специальностей таких дисциплин, как "Основы робототехники", "Промышленная робототехника", "Основы автоматизации машин и робототехника" и др.
Настоящее учебное пособие предназначено прежде всего для студентов, начинающих знакомиться с робототехникой, поэтому при его подготовке авторы стремились дать системное и целостное представление о дисциплине, затронуть все основные аспекты робототехники: историю ее развития и современное состояние; технико-экономическое и социальное значение роботизации; классификацию, структуру, устройство и элементы расчета роботов (особенно промышленных) и их составных частей; агрегатно-модульное построение и эксплуатацию промышленных роботов; их применение и эффективность использования. Особое внимание уделено приводам промышленных и исследовательских роботов и, в частности, волновым зубчатым механизмам, которые представляются одними из наиболее перспективных для построения механических систем робота. Список литературы, помещенный в конце книги, а также ссылки на источники после каждой главы, включающие наиболее известные и изданные в основном в последнее десятилетие труды, помогут читателю более глубоко изучить отдельные проблемы робототехники, а контрольные вопросы, завершающие каждую главу, сконцентрировать внимание на узловых моментах, активно закрепить изучаемый материал.
Книга подготовлена сотрудниками Красноярского политехнического института и Красноярского института космической техники, на основе лекций по робототехнике, читаемых авторами на протяжении ряда лет студентам механических и машиностроительных специальностей. Введение, 1, 2, 3, 8 главы написаны К.Д. Никитиным; 4, 10 гл. - В.П.Поно-маревым и К.Д. Никитиным; 5 гл. - В.П. Пономаревым; 6 гл. - А.Ю. Смолиным и К.Д. Никитиным; 7 гл. - К.Д. Никитиным и Н.В. Василенко; 9 гл. - Н.В. Василенко; 11 гл. - В. П. Пономаревым и А. Ю. Смолиным.
Авторы выражают свою признательность инженеру Т.С. Ермолаевой, выполнившей значительную работу по перепечатке и технической правке рукописи.
ВВЕДЕНИЕ
Эволюция современного общества и производства обусловила возникновение и развитие нового класса машин - роботов - и соответствующего научного направления - робототехники. Робототехника интенсивно развивающаяся научно-техническая дисциплина, изучающая не только теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, но и проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов. Следует заметить, что термин "робототехника" используется и в другом контексте, означая совокупность техники (машин, оборудования, агрегатов и др.), оснащенной робототехническими устройствами либо функционирующей совместно с роботами в едином технологическом процессе.
совокупность техники (машин, оборудования, агрегатов и др.), оснащенной робототехническими устройствами либо функционирующей совместно с роботами в едином технологическом процессе.
Во все времена научная и производственная деятельность человека определялась, с одной стороны, потребностью развития и усовершенствования общественного производства как базы для достижения экономического могущества, с другой - необходимостью исследования и освоения новых нетрадиционных пространств и сфер деятельности.
История научных и научно-технических достижений, все развитие техники являются прекрасной иллюстрацией этапов этого непрерывного процесса. Возникновение и развитие роботов и робототехники - яркий пример реализации общественной потребности в коренном повышении эффективности производства, освоении новых пространств и сфер деятельности.
Одним из решающих факторов ускоренного движения в экономике становится интенсификация промышленного производства, основой которого на современном этапе научно-технического и социального развития общества являются комплексная механизация и автоматизация. В этом направлении за последние годы в стране проделана немалая работа: созданы автоматизированные системы управления производством (АСУП), оснащенные ЭВМ, металлорежущие станки с программным управлением, обрабатывающие центры, специализированные автоматы и автоматические системы, роторные и роторноконвейерные линии и др.
Дальнейшая интенсификация производства и повышение производительности труда требуют качественно нового подхода. Так называемая жесткая автоматизация, составляющая основу отечественного высокопроизводительного производства и базирующаяся на специальном автоматизированном оборудовании, поточных и автоматических линиях, ориентирована на крупносерийное и массовое производство и непригодна для условий серийного, а тем более мелкосерийного из-за высокой стоимости, сложности и длительности переналадки на выпуск новых видов продукции, т.е. не обладает свойством гибкости.
Современный мировой рынок, ориентированный исключительно на запросы потребителя, диктует промышленности необходимость приспособления к колебаниям спроса, частого изменения номенклатуры выпускаемой продукции, т.е. требует изделий, производимых малыми партиями и в большей степени удовлетворяющих индивидуальным потребностям на основе гибко перестраиваемых производств. Так, сейчас не менее 70% мировой машиностроительной продукции составляют изделия, выпускаемые мелкими и средними сериями. Однако требования малой серийности и высокой производительности труда практически несовместимы в традиционном машиностроительном производстве, так как наиболее гибкие производства, обладающие неограниченными возможностями перестройки на выпуск любой продукции, базирующиеся на универсальном технологическом оборудовании и управляемые вручную, требуют применения дефицитного и все более дорожающего высококвалифицированного труда рабочих и практически исчерпали возможности дальнейшей интенсификации и роста производительности труда. Таким образом, сложилось противоречие, не разрешимое в рамках традиционных научно-технических принципов автоматизации.
Кроме того, новых подходов требует и ряд других немаловажных факторов комплексной автоматизации производства. Так, даже при сравнительно высоком уровне автоматизации основных технологических процессов современного производства значительная часть вспомогательных операций, как правило, монотонных и утомительных, а зачастую и травмоопасных, связанных с загрузкой и разгрузкой оборудования, перемещением и складированием деталей и т.п., практически не поддается автоматизации традиционными средствами, продолжает выполняться вручную, тормозит дальнейшее совершенствование технологий.
По свидетельству специалистов, на предприятиях с серийным типом производства заготовка около 90% времени находится в процессе транспортировки либо ожидания очередной операции, а само изготовление типовой детали на станке занимает лишь 2-3% времени. А это огромные резервы. Наконец, с помощью традиционных методов жесткой автоматизации крайне трудно либо очень дорого, а чаще всего просто невозможно автоматизировать сборочные, сварочные, окрасочные и другие операции, не поддающиеся жесткой регламентации процесса.
И последнее: теперь человечество подошло к рубежу, когда его дальнейшее прогрессивное развитие немыслимо без интенсивного исследования новых пространств и сфер деятельности - космоса, океанских глубин, глубочайших земных недр, а также разработки новейших технологий, освоение которых обычными методами при непосредственном участии человека неэффективно, а во многих случаях вообще невозможно.
Таким образом, налицо острые противоречия современного общества и производства между совершенством промышленной техники и характером труда при ее использовании, требованиями интенсификации производства и традиционными методами ее достижения, потребностью в трудовых ресурсах и их предложением, необходимостью освоения новых пространств, технологий и ограниченными психофизиологическими возможностями человека. В полном соответствии с законами диалектики эти противоречия, сдерживающие дальнейшее развитие производства и общества, а также современные достижения науки и техники - механики, электроники, информатики (мехатроники), кибернетики и других-привели к возникновению и интенсивному развитию роботов и робототехники.
Роботы, получившие наибольшее развитие в последние годы, предназначенные для автоматизации промышленного производства и вобравшие в себя не только новейшие достижения науки и техники, но и все проблемы и противоречия современного производства, получили название промышленных роботов, или автоматических манипуляторов с программным управлением, и явились тем недостающим звеном, которое позволило решать задачи комплексной автоматизации производства на качественно новом уровне, совместить, казалось бы, несовместимое - высокую производительность и эффективность производства с высокой его гибкостью. Именно промышленные роботы послужили той технологической базой, которая позволила от традиционных средств жесткой автоматизации - автоматических и поточных линий - перейти к созданию универсальных, легко переналаживаемых робототехнических комплексов (РТК) и гибких производственных систем (ГПС), открыла реальную перспективу создания гибких автоматических производств.
Развитие и широкое внедрение робототехники во все сферы производственной и исследовательской деятельности человека позволяет решить комплекс важных технико-экономических задач, основными из которых являются:
автоматизация серийного, мелкосерийного и часто переналаживаемого производства;
автоматизация вспомогательных технологических операций, а также таких сложных технологических процессов, как сборка, монтаж, сварка, окраска;
резкое повышение производительности труда, выходящее за пределы возможностей рабочего в отношении нагрузок, скоростей, продолжительности работы;
создание гибких автоматизированных и автоматических производств и заводов, обслуживаемых промышленными роботами и управляемых от единой ЭВМ в соответствии с задачами, поставленными человеком;
интенсивное освоение новых технологий, пространств и сфер исследовательской и производственной деятельности (техника высоких температур и давлений, сверхнизкого вакуума, атомная энергетика, космос, океанские глубины, подземные недра и др.), где непосредственное участие человека нежелательно либо зачастую вообще невозможно;
обеспечение стабильного качества продукции, не подверженного влиянию субъективных факторов, присущих рабочему (человеку);
высвобождение рабочей силы, уменьшающее и исключающее дефицит трудовых ресурсов;
повышение коэффициента сменности оборудования, более полное использование основных фондов предприятий;
снижение затрат на создание комфортных условий в цехах, чистоты производственной атмосферы, уровня освещенности и пр., а также на бытовые услуги, профилактику профзаболеваний и травматизма.
Особое значение приобретают социальные аспекты роботизации -освобождение человека от физически тяжелой, грязной, травмоопасной и монотонной работы, а также нетворческой рутинной и умственной деятельности, предоставление ему работы, соответствующей способностям и наклонностям; освобождение человека из производств с вредными для здоровья и жизни условиями труда; повышение культуры труда, его социальной привлекательности, интеллектуализация общественного производства; устранение противоречия между постоянно возрастающим уровнем образования и квалификации трудящихся и традиционно низким уровнем требований к неквалифицированному ручному труду.
Технико-экономические и социальные результаты роботизации производственной и исследовательской деятельности человека имеют различные весомость и значение; основополагающими в условиях демократического общества, вытекающими из принципов гуманизма и основных направлений социально-экономического развития общества, остаются задачи улучшения условий труда, освобождения человека от тяжелых, монотонных и вредных для здоровья работ.
Особое место в решении технико-экономических и социальных проблем общества отводится промышленным роботам, появление и развитие которых, несомненно, явилось крупнейшим достижением науки и техники второй половины XX в. Именно промышленная робототехника развивается наиболее быстрыми темпами и достигла на сегодняшний день впечатляющих результатов, одним из наиболее показательных примеров которых явилось практическое создание гибких автоматизированных производств во многих высокоразвитых странах и прежде всего - в Японии.
Благодаря ряду объективных причин, а также удачному стечению обстоятельств в мировой экономической системе в 60-х гг. нашего столетия: резкому обострению конкурентной борьбы за рынок сбыта, острой нехватке и удорожанию квалифицированной рабочей силы, а также высокому уровню научно-технических достижений в механике, электронике, информатике и кибернетике, промышленная робототехника получила благодатную почву для стартового рывка и, по существу, избежала, по словам известного специалиста профессора Л. и. Волч-кевича, периода недоверия и недооценки, трудностей становления. Ни одна отрасль машиностроения за всю историю техники не развивалась столь динамично, как промышленная робототехника, включая- и электронное машиностроение.
В нашей стране за достаточно короткий срок была создана сеть специализированных предприятий, проектных и исследовательских организаций по роботостроению, что позволило не только создать ряд современных конструкций промышленных роботов, но и обеспечить их серийное производство. В период с 1970 по 1980 гг. в стране было разработано около 50 различных типов промышленных роботов, созданы научно-техническая и производственная базы для ежегодного изготовления около 7000 роботов и 10000 комплектов систем управления. И хотя уже в 1983 году на предприятиях страны действовало около 7 тыс. манипуляторов с программным управлением, в дальнейшем внедрение промышленных роботов, их использование в комплексной автоматизации производства существенно замедлились. По мнению ряда авторитетных специалистов, роботизация производства переживает серьезный кризис, который выражается в явном несоответствии между затратой сил и средств, с одной стороны, и реальной отдачей - с другой. И процесс этот характерен не только для отечественного роботостроения, но и для большинства ведущих промышленных стран мира. В чем же дело?
Во-первых, идет становление принципиально нового научно-технического направления, когда трудности и неудачи неизбежны: промышленные роботы обладают не только одними достоинствами, но имеют недоработки и недостатки (высокая стоимость, недостаточная надежность, функциональная ограниченность и др.), а их широкое использование в промышленности вызывает к жизни ряд таких неожиданных проблем, как повышенная производственная травмоопасность, социально-психологическая совместимость с рабочими-людьми, изменение кадрового состава, обучение и переквалификация, возможно безработица в связи с высвобождением рабочих мест, занимаемых роботами и др. Не единичны факты, когда рабочие сознательно выводили из строя роботов либо препятствовали их функционированию, усматривая в них потенциальных конкурентов.
Во-вторых, идеализация и преувеличение реальных возможностей промышленных роботов под лозунгом "замены роботом человека", усиленно внедряемые в общественное сознание рекламой и средствами массовой информации, так называемый "роботоажиотаж", стимулируемый промышленными фирмами, вложившими немало средств в робототехнику, хотя и помогли на ранних этапах ее становлению, в дальнейшем явились источником многих трудностей и неудач, а также разочарований в возможностях современной промышленной робототехники. В значительной степени искусственно инициируемое внедрение промышленных роботов в производство как заменителей человека, призванных высвободить его от монотонных, тяжелых и вредных работ, попытки осуществления ускоренными темпами массового и повсеместного внедрения роботизированных систем, жаление в кратчайшие сроки осуществить "технологическую революцию", вызванное эйфорией от первых успехов роботизации, породили немало серьезных проблем, привели, в конечном счете, к определенной дискредитации изначально хорошей идеи и спаду в производстве и использовании промышленных роботов.
Ряд поспешно роботизированных цехов и участков, а также созданных вперые гибких производственных систем оказались неэффективными, что заставило во многих случаях вновь перейти к старым технологиям. Например, обследование, проведенное одной из ведущих консультационных фирм Великобритании в 1989 г., показало, что "большинство компаний, внедривших гибкие производственные системы, получили лишь убытки, так как не учли необходимости сопутствующих организационных изменений, не добились заинтересованного, творческого отношения персонала".
Тем не менее наблюдаемый ныне процесс спада, по мнению специалистов, носит временный характер. Уже к середине 90-х гг. ожидается интенсификация внедрения робототехники в промышленное производство, причем в качестве наиболее многообещающей области приложения очувствленных роботов новых поколений рассматриваются сборочные технологии, а критическое осмысление опыта временных неудач и разочарований поможет не повторить ошибок прошлого, выработать более взвешенные и. эффективные подходы и научно-технические направления роботизации. Так, профессором Л.И. Волч-кевичем рекомендованы общие принципы технической политики при роботизации промышленного производства.
Первый принцип - принцип достижения конечных результатов - гласит, что средства роботизации должны не просто имитировать или замещать человека, а выполнять производственные функции быстрее, надежнее и лучше человека, лишь тогда они по-настоящему будут эффективными.
Второй принцип - принцип комплексности подхода - диктует необходимость рассмотрения и увязки в едином комплексе всех важнейших компонентов производственного процесса: объектов производства (изделий), технологии, основного и вспомогательного оборудования, системы управления и обслуживания, кадрового обеспечения, взаимодействия с внешними структурами и др.
Третий принцип - принцип необходимости - определяет применение средств роботизации, пусть самых современных и перспективных, не там, где их можно приспособить, а лишь там, где без них нельзя обойтись.
Четвертый принцип - принцип своевременности, - не допускающий внедрения и тиражирования недостаточно созревших и отработанных технических решений и конструкций. Внедрение дорогостоящих, малонадежных и непроизводительных роботов и других средств автоматизации может привести лишь к их дискредитации.
Важным аспектом совершенствования роботов как принципиально новых технических устройств является эффективное использование научных исследований и достижений. В последние годы сформировалось новое быстро развивающееся научно-техническое направление, названное "мехатроникой" и представляющее собой органическую совокупность научных идей и принципов механики, электроники и информатики. Возникновение и развитие основных контуров этой научной дисциплины в 80-е гг. нашего столетия в Японии обусловлено все более нарастающим и весьма плодотворным применением в машинах и механизмах различных электронных устройств в виде миниатюрных электронных приборов, интегральных микросхем (ИС, БИС, СБИС) и микроминиатюрных вычислительных устройств -микропроцессоров, изучаемых научно-технической дисциплиной -микроэлектроникой.
Так как роботы в своем развитии базируются на использовании для управления прежде всего ЭВМ, то они являются типичными мехатрон-ными устройствами и научно-технический потенциал мехатроники имеет важнейшее значение для развития прикладной робототехники. Целью изучения мехатроники являются не роботы как конкретные устройства, а мехатронные системы в неразделимом единстве механических и электронных узлов, в которых осуществляется обмен энергии и информации. Мехатроника включает в себя комплекс принципов и средств механики, электроники и информатики в их взаимодействии в машинах и системах; в сферу ее интересов входит также автоматизация планирования и управления предприятием, промышленная автоматика и робототехника, автоматизация транспортных и диспетчерских систем. Поэтому дальнейшее развитие и совершенствование новых технологий и форм организации производства - гибких производственных систем с промышленными роботами - непосредственно зависят от достижений мехатроники.
Переживаемые ныне спады и трудности в становлении роботов и робототехнических технологий вовсе не означают порочности идеи роботизации производства, как бы они ни дискредитировались непродуманными и поспешными действиями. Роботы стали реальностью мировой экономической системы, и альтернативы их использованию в промышленном производстве и научных исследованиях нет. Именно роботы и робототехнические комплексы позволяют исследовать и осваивать недоступные непосредственно для человека пространства и сферы деятельности. Именно они явились тем недостающим звеном, которое позволило объединить разрозненное технологическое оборудование в комплексные гибкие системы, совместить, казалось бы, несовместимое - высокую производительность с высокой гибкостью производства. Поэтому роботы и робототехнические системы и впредь будут развиваться и проникать в самые различные области производственной, исследовательской и бытовой деятельности человека, без сомнения они станут надежными помощниками человека в его стремлении к развитию и прогрессу.
Литература [5,11,27,28,36,39, 46,58,75].
Контрольные вопросы для самопроверки
1. В чем суть нового научно-технического направления - робототехники?
2. Какими причинами обусловлено возникновение и развитие роботов и робототехники?
3. В чем основной недостаток традиционной автоматизации производства?
4. Каково значение промышленных роботов для решения задач
комплексной автоматизации производства?
5. Каковы основные технико-экономические и социальные задачи, решаемые робототехникой?
6. В чем причины кризиса, переживаемого ныне роботизацией производства?
7. Какими должны быть основные принципы технической политики при роботизации производства?
8. В чем суть научного направления - мехатроники? Каково ее значение для развития робототехники?
ГИБКИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
В гл. 10 введено понятие о гибком автоматизированном производстве (ГАП), которому присущи одновременно высокие гибкость, автоматизированность и производительность. По этим важнейшим показателям Г АП являются наиболее современными и перспективными типами производства Под гибким автоматизированным производством понимают органическое сочетание гибкой технологии, позволяющей быстро и с минимальными затратами перестроить производство на выпуск нового вида продукции, с автоматизацией взаимосвязанных технологических операций и процесса управления ими, исключающие необходимость непосредственного участия людей в производственном процессе. Такое ГАП, требующее участия минимального количества людей для осуществления функций контроля, наладки, устранения неожиданных помех, стало возможным на базе применения промышленных роботов с их способностью к быстрому и легко осуществимому программированию, или переобучению. Таким образом, промышленные -1 роботы сыграли решающую роль при переходе от обычных к гибким , автоматизированным производствам.
Для улучшения уяснения сущности ГАП следует остановиться на , некоторых сопутствующих понятиях, и прежде всего - на гибких производственных системах (ГПС). Это обобщенное найме- ; нование используется применительно к различным совокупностям технологического оборудования, функционирующим в автоматизированных режимах и способным в той или иной мере также автоматизированно переналаживаться на выпуск изделий других типов, т.е. обладающим гибкостью. В зарубежной литературе для обозначения таких систем широко используется аббревиатура FMS - Flexible Manufacturing Sistems. Сотни ГПС, созданных к настоящему времени, весьма разнообразны как по своей масштабности, так и уровню автоматизации.
По первому признаку - масштабности среди ГПС различаются
1) гибкие производственные модули (ГПМ) или ячейки (ГПЯ), каждый из которых состоит из единицы технологического оборудования, соответствующего средства автоматизации основных и вспомогательных операций и дополнительного периферийного оборудования; структурно ГПМ являются наиболее простыми автономно функционирующими гибкими производственными системами и могут, объединяясь между собой, образовывать более сложные, т.е., образно выражаясь, служат "крипичиками", из которых складываются сложные
ГПС; важнейшим качеством, которое придается гибким производственным модулям, является возможность встраиваться в систему более высокого уровня;
2) гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) и участки (ГАУ), включающие ряд ГПМ, которые объединяются общей автоматизированной системой управления; при этом в гибких автоматизированных линиях оборудование располагается по технологическому маршруту в заданной последовательности, а на участках - свободно в любой последовательности;
3) гибкие автоматизированные цехи (ГАЦ), представляющие собой совокупности гибких автоматизированных линий и участков, а также отдельных модулей;
4) гибкие автоматизированные заводы (ГАЗ), полностью интегрированные в единую систему комплексы гибких автоматизированных цехов, причем в общем случае в состав завода, помимо автоматизированных систем, могут входить также отдельные автономные неавтоматизированные цехи и участки.
По второму признаку - уровню автоматизации ГПС принято разделять на два вида: гибкие производственные комплексы (ГПК) и гибкие автоматизированные производства, которые, как и все относительно сложные структурно ГПС, состоят из ряда ГПМ с общими автоматизированными системами управления технологическими и транспортно-складскими процессами.
ГПК определяется как гибкая производственная система, состоящая из нескольких ГПМ, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующая и имеющая возможность встраивания в систему более высокой ступени автоматизации. Основное отличие ГПК от ГАП заключается в том, что в состав последнего дополнительно к автоматизированным системам управления технологическими и транспортно-складскими операциями вводятся автоматизированные системы: проектирования (САПР), технологической подготовки производства (АСУ ТПП) и некоторые другие, т.е. Г АП по отношению к ГПК находится на более высокой ступени автоматизации.
Таким образом, гибкое автоматизированное производство представляет собой ГПС, состоящую из одного или нескольких ГПК, объединенных автоматизированными системами управления производством и транспортно-складскими процессами (АСУП), и осуществляющую автоматизированный переход на изготовление новых изделий с помощью системы автоматического проектирования, автоматизированной системы технологической подготовки производства и автоматизированной системы научных исследований (АСНИ). По масштабности ГАП может представлять собой линию, участок, цех или завод.
Создание ГАП - сложная научно-техническая и производственная задача Как у нас в стране, так и за рубежом существует значительное количество гибких автоматизированных производств, повышающих производительность по сравнению с обычными технологиями в несколько раз.
Высшей формой такого производства является гибкое автоматическое производство, которое могло бы функционировать автономно, без участия людей, а задача человека-оператора сводилась бы к выдаче целеуказательной команды на выпуск нового вида продукции. Таких производств пока не существует, но во всем мире ведутся интенсивные научные исследования по их созданию.
Многообразие типов гибких производственных систем и необходимость однозначного определения каждой из них потребовали создания ГОСТ26228-85 Системы производственные гибкие. Термины и определения, к которому следует обращаться при рассмотрении проблем, связанных с ГПС. Терминология зарубежной литературы может в ряде случаев отличаться от установленной отечественным стандартом. Например, термин ГАП за рубежом имеет ограниченное применение; вместо него употребляется общий термин - ГПС (FMSJi
Как отмечено выше, базовым элементом любой ГПС, в том числе и ГАП, является гибкий производственный модуль, в состав которого кроме системы автоматического управления входят:
1) технологическое оборудование (металлорежущий станок, пресс, установка для сварки, технологический робот и др.), непосредственно обеспечивающее обработку заготовки и формирование изделия;
2) подъемно-транспортные и перегрузочные устройства, в том числе обычно промышленный робот (манипулятор, автооператор и др.), выполняющие необходимые манипуляции по перемещениям заготовок, деталей и инструмента в пределах ГПМ;
3) вспомогательное периферийное оборудование, обеспечивающее выдачу, упорядоченное накопление, ориентирование и прием заготовок, деталей и инструмента;
4) контрольно-измерительные устройства, осуществляющие контроль и совместно с другими системами управление качеством технологического процесса;
5) оборудование по удалению отходов обработки (стружки, облоя, обрезков и т. п.).
Основу ГПМ составляет автоматизированное технологическое оборудование, в частности, для ГПМ механообработки - металлорежущие станки с числовым программным управлением - токарные, расточные, фрезерные, сверлильные и другие - либо многоцелевые комплексные станочные агрегаты - обрабатывающие центры. Около половины металлорежущих станков, используемых в ГАП, относятся
к многоцелевым. Такой обрабатывающий центр может выполнять различные технологические операции, например, токарные, фрезерные и сверлильные, причем все они производятся при одной установке заготовки на станок, что исключает затрату времени на перестановку заготовки, уменьшает потребное количество станков, экономит производственную площадь. Особенно эффективно применение обрабатывающих центров при изготовлении корпусных деталей, имеющих значительное количество поверхностей, требующих различных видов обработки.
Для выполнения вспомогательных операций по перемещению заготовок и деталей между периферийными устройствами и станком в состав ГПМ, как правило, включается промышленный робот. Иногда в составе ГПМ роботы могут выполнять и основные технологические операции (сварка, сборка и др.).
Для эффективного использования в ГАП гибкие производственные модули должны обладать комплексом следующих качеств:
возможностью функционировать в полностью автоматическом режиме на протяжении требуемого отрезка времени (одной-двух смен и более);
способностью быстро перестраиваться на выпуск других видов изделия при минимальном участии человека (в пределе - автоматически), т.е, обладать уровнем гибкости, соответствующим задачам и сущности ГАП;
возможностью организации постоянной и надежной информационной связи с общей системой управления ГАП, причем информация должна быть двухсторонней, т.е. передаваться от общей системы управления к ГПМ и наоборот;
способностью органически встраиваться в гибкую систему более высокого уровня.
Обеспечение этих качеств зависит прежде всего от совершенства утройств управления ГПМ, которые строятся на основе числового программного управления.
Работы по использованию систем ЧПУ для различного оборудования, и прежде всего для металлорежущих станков, развернулись еше в 1950-х годах. К настоящему времени уже создано четыре поколения систем ЧПУ, отличающихся совершенством, функциональными возможностями, элементной базой, конструкцией и др. Для ГПМ, включаемых в состав ГАП, наиболее эффективно использование систем ЧПУ четвертого поколения, выполняемых на базе микроЭВМ. Обычно их называют системами ЧПУ типа CNC (Computer Numerical Control). Важнейшим их достоинством является широта функциональных возможностей, что позволяет применять для управления практически любым технологическим и вспомогательным оборудованиями (станками, роботами, транспортными устройствами и др.).
Таким образом, современный ГПМ в составе ГАП представляет собой комплекс технологического и вспомогательного оборудований, непосредственно управляемого ЧПУ типа CNC. В состав ГПМ, в зависимости от его сложности, входит одна или более базовых для систем ЧПУ микроЭВМ, которые связаны информационной линией связи с центральной ЭВМ, расположенной в центре управления ГАП. По каналу связи от центральной ЭВМ в память микроЭВМ однократно (после первого включения) вводится системное программное обеспечение и, по мере недобности, управляющие программы, периодическая смена которых и обеспечивает гибкость функционирования ГПМ. В свою очередь микроЭВМ передает центральной ЭВМ информацию, касающуюся статистических данных выполнения заданий, неисправностей в системе и др. Если несколько ГПМ образуют общее производственное подразделение (например, линию), то микроЭВМ этих ГПМ, помимо связи с центральной ЭВМ, связываются и между собой, что совершенствует их технологическое взаимодействие. При большом количестве микроЭВМ в таком подразделении между центральной ЭВМ и микроЭВМ гибких производственных модулей могут устанавливаться промежуточные ЭВМ, превращая тем самым двухуровневую систему управления в трехуровневую. В пределах одной ГАП возможно сочетание двух- и трехуровневых систем, т.е. применение комбинированной системы управления.
Рассмотрим общую структуру гибкого автоматизированного производства, показанную на рис. 11.1
Поскольку большинство ГАП используется для механической обработки различных деталей, в том числе и наиболее сложных -корпусных, рассматриваемая схема ориентирована прежде всего на механообработку, хотя аналогичные структуры ГАП могут быть реализованы и для иных технологических процессов, например, сборочных, сварочных
Несколько ГПМ, связанных между собой общими технологическими процессами и управлением, образуют структурно более сложные гибкие производственные системы - ГПК. Так, на схеме для примера показаны ГАУ в составе двух ГПМ и ГАЛ в составе четырех ГПМ.
В целом ГАУ и ГАЛ с включенными в их состав ГПМ, транспортноскладской системой и системой управления от ЭВМ образуют гибкий производственный комплекс, который по масштабности можно отнести к гибкому автоматизированному цеху. В общем случае в состав этого цеха могут входить и некоторые неавтоматизированные подразделения, например, в рассматриваемом на схеме случае -участок подготовки инструмента.
Следует заметить, что для ГПК сложился оптимальный количественный состав технологического оборудования 4-10 станков. При их малом количестве - до четырех - использование центральной ЭВМ экономически нецелесообразно, при большом количестве - свыше 20 -существенно усложняется система управления комплексом, что также связано с экономическими издержками.
Как показано на схеме, ГАУ и ГАЛ связаны транспортными линиями с автоматизированным складом, содержащим необходимое количество заготовок, деталей и инструмента. Наиболее удобно для целей ГАП склады с высотными клеточными стеллажами, обслуживаемые автоматизированными кранами-штабелерамм. Такие склады, занимая сравнительно небольшую площадь, обеспечивают высокую пропускную способность, удобны для автоматизации. Заготовки и детали со склада к ГАУ и ГАЛ, а также в обратном направлении поступают (сплошные стрелки на рис. 11.1) с помощью специальных транспортных средств, тип которых зависит от конфигурации и протяженности трасс, а также от вида и параметров перемещаемых грузов. Около половины транспортных средств современных ГПС составляют различные устройства непрерывного транспорта (конвейеры, карусели, наклонные лотки и др.), другую половину - устройства дискретного действия (подвижные ПР, рельсовые и безрельсовые тележки, а также другие виды транспорта). Подача исправного металлорежущего и измерительного инструментов со склада к ГПМ и изношенного в обратном направлении производится по специальным трассам (штриховые стрелки на рис. 11.1) и специальными транспортными средствами. В отдельных случаях, например, при очень протяженных-трассах, транспорт для деталей и инструмента может объединяться.
Общее управление функционированием ГАП и перемещением транспортных потоков осуществляется из центра управления ГАП с центральной ЭВМ и пультом управления. К центральной ЭВМ, помимо автоматизированной системы управления производством, дополнительно подключены автоматизированные системы проектирования технологической подготовки производства, научных исследований и некоторые другие, обусловленные спецификой конкретного ГАП и не показанные на схеме. Характеризуя в целом систему управления ГАП, следует, в первую очередь, отметить ее иерархичность; обычно используются три уровня управления ГАП - верхний, средний и низший.
Верхний уровень управления реализуется прежде всего АСУП и тесно связанными с ней САПР и АСУ ТПП. В состав этих систем входят АРМ (автоматизированные рабочие места) и ЭВМ верхнего уровня. На этом уровне осуществляется планово-экономическое управление производством, ведется учет состояния производственных процессов, разрабатываются, хранятся и передаются на средний уровень управления управляющие программы, формируются сменно-суточные задания и пр. В целом верхний уровень может быть назван организационным.
Средний уровень управления ГАП осуществляется непосредственно в центре управления ГАП, включающем центральную ЭВМ и рабочее место оператора (пульт - на рис. 11.1). На этом уровне осуществляется хранение ограниченного (например, суточного) запаса управляющих программ, производится ввод последних в системы ЧПУ технологического и транспортно-складского оборудований, ведется оперативный учет количественного и качественного выполнений сменно-суточных заданий, материального и документального обеспечений производства, координируется работа всех элементов ГПК в реальном масштабе времени и др. Средний уровень управления ГАП может быть определен как диспетчерский.
Нижний уровень управления реализуется микроЭВМ, входящими в состав ГПМ и транспортно-складских систем. На этом уровне происходит непосредственное управление процессами обработки деталей и транспортно-складскими операциями, что позволяет назвать нижний уровень технологическимк
Таким образом, система управления ГАП является иерархической системой последовательно связанных уровней управления - верхнего, (организационного), среднего (диспетчерского) и нижнего (техно-огического).
Разработка (проектирование) и реализация ГАП - задачи исключительной сложности, о чем свидетельствует и мировой опыт: из нескольких сот существующих ГПС в полной мере к ГАП могут быть отнесены лишь несколько десятков. Однако во многих развитых странах прилагаются большие усилия по совершенствованию ГПС и приданию им формы ГАП.
В гл. 10 мы уже касались эффективности использования ПР в различных робототехнических системах Отмечалось, что высокая эффективность ПР обусловлена автоматичностью его работы, повышенными гибкостью и производительностью. Кроме того, конструкция ПР, содержащая "руку" (или "руки") с большими манипуляционными возможностями, позволяет оперировать захватным устройством в значительном по объему рабочем пространстве, придает универсальность промышленному роботу, расширяет его функциональные возможности. Для иллюстрации широты диапазона применения ПР в различных ГАП приведем перечень областей использования их в этих производствах на примере металлообрабатывающих обслуживание металлорежущих станков с ЧПУ - взятие заготовки из накопителя, установка ее на станок, съем готовой детали со станка и укладка ее в накопитель;
обслуживание конвейеров - перемещение изделий с конвейеров к накопительным устройствам и наоборот;
транспортирование изделий по относительно протяженным трассам (подвесные монорельсовые ПР и робокары);
выполнение складских работ - перемещение изделий с транспортных средств в ячейки стеллажей и обратно;
обеспечение (подача, смена) инструментом станков;
удаление отходов производства (главным образом, элементной и витой стружки);
выполнение основных технологических операций (например, сборочных, сварочных и др.).
Эффективность применения ПР для выполнения тех или иных функций в системе ГАП во многом зависит от правильности и обоснованности выбора типа робота, т.е. от степени соответствия технических возможностей ПР, сложности и особенности технологического процесса, в котором он используется.
В целом к ПР, используемым в составе ГАП, предъявляется ряд специфических требований: полный автоматизм в работе, стыкуемость с обслуживаемым оборудованием, высокая надежность. Остановимся коротко на этих требованиях
Под полным автоматизмом работы ПР подразумевается не только выполнение без участия человека комплекса последовательных основных и вспомогательных технологических операций по какой-либо конкретной программе, но и возможность автоматической перенастройки ПР при замене предмета производства При этом команда на перестройку ПР поступает через иерархическую систему управляющих ЭВМ. В связи с необходимостью автоматизации перенастройки включенных в систему ГАП промышленных роботов для последних практически исключается программирование методом обучения, широко используемым в других случаях, а вместо этого применяют автоматическое программирование, при котором управляющая программа для ПР заблаговременно готовится автоматизированными системами ГАП, например, САПР, АСУ ТПП и др.
Стыкуемость ПРс обслуживаемым оборудованием является одним из гарантов получения высокой технико-экономической эффективности использования ПР в системе ГАП. Естественно, что стыкуемость прежде всего касается параметров робота (его грузоподъемности, размеров рабочей зоны, скоростей движения рабочего органа и др.), определямых параметрами технологического процесса и потребностями обслуживаемого технологического оборудования. Конструктивная сложность ПР в большинстве случаев должна соответствовать сложности технологического оборудования.
В системе ГАП обычно используются универсальные или узкоспециализированные ПР. Универсальные ПР легко обеспечивают хорошую стыкуемость с обслуживаемым оборудованием, обладают высокой потенциальной гибкостью, не требуют сложных периферийных устройств, но являются наиболее дорогими из-за своей сложности. Последнее обстоятельство может ограничивать возможность их применения в отдельных ГАП.
Узкоспециализированные ПР, отличающиеся относительной простотой и, следовательно, относительной дешевизной, для обеспечения надлежащей стыкуемости с различным технологическим оборудованием требуют усложнения периферийного оборудования, что особенно проявляется при необходимости повышения степени гибкости производства. Во многих случаях при выборе между универсальным и узкоспециализированным ПР наиболее рациональным является компромиссное решение, например - выбор ПР агрегатномодульного построения (см. гл. 9).
Высокая надежность ПР при их работе в составе ГАП имеет важнейшее значение, поскольку непредвиденный выход из строя одного из ПР может парализовать работу всего ГАП, если не предусмотрены какие-либо технологические структуры. Важнейшим критерием надежности является минимальная гарантированная продолжительность безотказной работы - "наработка на отказ". Сейчас минимальная "наработка на отказ" - 400 ч, однако актуальной задачей является повышение этой величины в 2,5-3 раза и более.
В заключение гл. 10 и 11, где рассматривались аспекты применения ПР в различных производствах, следует отметить, что нельзя переоценивать возможности ПР. Роботы не всемогущи. К тому же современный ПР пока дорог и сложен; для отдельных его модулей не обеспечена необходимая надежность манипуляционной и управляющей систем; иногда он неконкурентоспособен по отношению к рабочему или специальному автомату. ПР может быть опасным для человека и его окружения. И все же несомненно, что промышленные роботы - один из самых перспективных классов машин. Их мировой парк постоянно растет, и стремительно расширяются области применения. Достижения науки и техники (особенно развивающейся микропроцессорной техники), а также опыт роботизации производства позволяют совершенствовать конструкции промышленных роботов, которые уверенно выходят на одно из первых мест среди других машин в производственной и исследовательской деятельности человека.
Литература [13, 16, 17, 18, 24, 27, 38, 56, 59, 62, 64, 65, 66, 67, 69, 70, 73, 75, 78, 90].
Контрольные вопросы для самопроверки
1. Какова общая характеристика ГПС - гибких производственных систем?
2. Как классифицируют ГПС по их масштабности?
3. Как классифицируют ГПС по уровню автоматизации?
4. Как определяется понятие ГПК - гибкого производственного комплекса и в чем его отличие от ГАП - гибкого автоматизированного производства?
5. Каковы определение и общая характеристика ГАП?
6. Каковы характеристика и состав ГПМ - гибкого производственного модуля как базового элемента ГАП?
7. Каким комплексом качеств должен обладать ГПМ для эффективного использования в ГАП?
8. За счет чего и как обеспечивается, в первую очередь, реализация комплекса качеств ГПМ?
9. Каково общее структурное построение ГАП и характеристика входящих в него элементов?
10. Каков может быть состав ГПК, входящего в общую систему ГАП?
11. Какова характеристика системы управления ГАП, и какие уровни она предусматривает?
12. Каков диапазон использования промышленных роботов в различных ГАП?
13. Какие требования предъявляются к ПР, используемым в ГАП?
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев Д.Ф. Грузозахватные устройства с автоматическим и дистанционным управление. Mj Стройиздат, 1979. 173 с.
2. Асфаль Р. Роботы и автоматизация производства Пер. с англ. М.Ю. Евстегнеева и др. Мц Машиностроение, 1989. 448 с.
3. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение: Робототехника для машиностроения. 2-е изд., перераб. и доп. Mj Машиностроение,1983. 311 с.
4. Белянин П.Н. Робототехнические системы для машиностроения. М.: Машиностроение, 1986. 256 с.
5. Боголюбов А.Н., Никитин Д.А. Популярно о робототехнике Отв. ред.
В.Д. Новиков. Киев: Наук, думка, 1989.200 с.
6. Бронштейн Ю.П. Исполнительные механизмы захватывающих устройств. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982. 232 с.
7. Бурдаков С.ФЧ Дъячвнко ВА, Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных компексов. М.: Высш. шк., 1986. 264 с.
8. Буренин В.В., Михайлова В.Л. Безопасность труда при применении промышленных роботов: Учеб. пособие для СПТУ. М.: Высш. шк., 1987. 70 с.
9. Вайнсон АА, Андреев Д.Ф. Крановые грузозахватные устройства: Справочник. Мц Машиностроение, 1982. 304 с.
10. Воробьев Е.И. и др. Промышленные роботы агрегатно-модульного типа Е.И. Воробьев, Ю.Г. Козырев, В.И. Царенко; Под. ред. Ю.Г. Козырева. М.: Машиностроение, 1988. 239 с.
11. Волчкевич Л.И. Роботы и здравый смысл Изобретатель и рационализатор. 1986. № 4. С. 2 - 3.
12. Вукобратович Мч Стокич Д. Управление манипуляционными роботами: теория и приложения. М.: Наука, 1985. 384 с.
13. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы: В 14 кн. Кн. 4. Л.И. Волчкевич, Б.А. Усов. Транспортно-накопительные системы ГПС: Практ. пособие Под ред. Б.И. Чер-пакова. М.: Высш. шк., 1989.112 с.
14. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы: В 14 кн. Кн. 5. В.П. Царенко. Промышленные роботы: Практ. пособие Под ред. Б.И. Черпакова. М.: Высш. шк., 1990. 94 с.
15. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы: В 14 кн. Кн. 6. Б.И. Черпаков, В.Б. Вепикович. Робототехнические комплексы. Практ. пособиеПод ред. Б.И. Черпакова. М.: Высш. шк., 1989. 95 с.
16. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы: В 14 кн. Кн. 11. В.Н. Васильев. Перспективы развития ГПС: Практ. пособие Под ред. Б.И. Черпакова. М.: Высш. шк., 1989. 111 с.
17. Гибкие производственные системы Японии Пер. с япон. А.Л. Семенова; Под ред. Л.Ю. Лищинского. М.: Машиностроение, 1987. 232 с.
18. Гибкое автоматизированное производство В.О. Азбепь, В.А. Егоров, А.Ю. Звоницкий и др.; Под общ. ред. С.А. Майорова, Г.В. Орловского,
С.Н. Хапкиопова. 2-е изд.,перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1985. 454 с.
19. ГОСТ 25685-85. Роботы промышленные. Классификация. М.: Изд-во стандартов, 1983.
20. ГОСТ 25686-85. Манипуляторы, автооператоры и роботы. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1985.
21. ГОСТ 12.2.072-82. Роботы промышленные, роботизированные технологические комплексы и участки. Общие требования безопасности. М.: Изд-во стандартов, 1982.
22. Динамика управления роботами В.В. Козлов. В.П. Макарычев, А.В. Тимофеев и др.; Под ред. Е.И. Юревича. М.: Наука, 1984. 334 с.
23. Дистанционно управляемые роботы и манипуляторы B.C. Кулешов, Н.А. Лакота, В.В. Андрюнин и др.; Под общ. ред. Е.П. Попова. М.: Машиностроение, 1986. 328 с.
24. Егоров ВА, Лузанов В.Д, Щербаков С.М. Транспортно-накопительные системы для ГПС. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. 293 с.
25. Иванов М.Н. Волновые зубчатые передачи: Учеб.пособие. М.: Высш. шк.,1981. 184 с.
26. Иванов М.Н. Детали машин: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1976. 399 с.
27. Ивановский АЛ. Начала робототехники. Минск: Вышэйцд шк., 1988. 219 с.
28. Кобринский А. Е. Вот они - роботы. М.: Наука, 1972. 113 с.
29. Кобринский АА, Кобринский А.Е. Манипуляционные системы роботов. М.: Наука, 1985. 343 с.
30. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы:.Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1988. 392 с.
31. Коловский М.З, Слоущ АЛ. Основы динамики промышленных роботов. М.: Наука, 1988. 239 с.
32. Коловский МЛ, Маслов В.И. Элементы теории роботов и манипуляторов: Учеб. пособие. Л.: Изд. ЛПИ, 1981. 60 с.
33. Конструирование роботов Пер. с франц.; Андре П, Кофман Ж.-П, Лот Ф, Тайар Ж.-П. М.: Мир, 1986. 360 с.
34. Конструкции промышленных роботов: Учеб. пособие для СПТУ Е.М.Канаев, Ю.Г. Козырев, Б.И. Черпаков, В.И. Царенко. М.: Высш. шк.,1987. 95 с.
35. Кауфе Ф. Взаимодействие робота с внешней средой Пер. с франц. М.: . Мир, 1985. 285 с.
36. Лукьянов В. Л. Робот против человека? М.: Профиздат, 1990. 192 с.
37. Манипуляционные системы роботовА.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес и др.; Под ред. А.И. Корендясева. М.: Машиностроение, 1989. 471 с.
38. Марш ГЕ, Александер И, Барнетт П. и др. Не счесть у робота профессий Пер. с англ. B.C. Гурфинкеля. М.: Мир, 1987. 182 с.
39. Маслов ВА, Муладжанов Ш.С. Робототехника берет старт. М.: Политиздат, 1986. 109 с.
40. Мацкевич В.В. Занимательная анатомия роботов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1988. 128 с.
41. Медведев B.C., Лесков А.Г„ Ющенко А.С. Системы управления манипуляционных роботов Под ред. Е.П. Попова. М.: Наука, 1978. 416 с.
42. Мелентьев Ю.И., Телегин А.И. Динамика манипуляционных систем роботов. Иркутск: Изд-во Иркут, ун-та, 1985. 348 с.
43. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. Под ред. К.В.Фропова, Е.И. Воробьева. Кн. 1: Кинематика и динамика Е.И. Воробьев, С.А. Попов, Г.И. Шевелева. М.: Высш. шк., 1988. 304 с.
44. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 2: Расчет и проектирование механизмов Е.И. Воробьев, О.Д. Егоров, С.А. Попов. М.: Высш. шк.,1988. 367 с.
45. Механика промышленных роботов: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Кн. 3: Основы конструирования Е.И. Воробьев, А.В. Бабич, К.П. Жуков и др. М.: Высш. шк., 1989. 383 с.
46. Мехатроника: Пер. с япон. Исии Т., Симояма И., Иноуз X. и др. М.: Мир, 1988. 318 с.
47. Морозов Б.И., Рыкин О.Р. Робототехника: Учеб. пособие. Л,: Изд. ЛПИ,1982. 120 с.
48. Морозов Б.И., Станкевич ЛА. Информационные устройства и системы роботов и роботизированных комплексов: Учеб. пособие. Л.: Изд. ЛПИ,1986. 84 с.
49. Накано Э. Введение в робототехнику Пер. с япон. М.: Мир, 1988. 334 с.
50. Никитин. К.Д, Пономарев В.П., Смолин AJ0., Василенко Н.В. Основы робототехники: Учеб. пособие. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та,1986. 208 с.
51. Никитин К.Д, Марьясов В.Г., Смолин А.Ю. Специальные металлургические краны: Учеб. пособие. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1989. 232 с.
52. Общие сведения о промышленных роботах: Учеб. пособие для СПТУ Е.М. Канаев, Ю.Г. Козырев, Б.И. Черпаков, В.И. Царенко. М.: Высш. шк.,1987. 46 с.
53. Основы создания гибких автоматизированных производств Л.А. Пономаренко, Л.В. Адамович, В.Г. Музычук, А.Е. Гридасов; Под ред. Б.Б. Тимофеева. Киев: TexHiKa, 1986. 144 с.
54. Петров Б.А. Манипуляторы. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1984. 238 с.
55. Подводные роботы Под ред. B.C. Ястребова. Л.: Судостроение, 1977. 367 с.
56. Попов Е.Г., Письменный Г.В. Основы робототехники: Введение в специальность: Учеб. пособие для вузов по спец. "Робототехнические системы и комплексы? М.: Высш. шк., 1990. 224 с.
57. Попов Е.П. Робототехника и гибкие производственные системы. М.: Наука (Гл. ред. физ.-мат. лит.), 1987. 192 с.
58. Попов Е.П., Ющенко А.С. Роботы и человек. Мц Наука, 1984. 112 с.
59. Пособие по применению промышленных роботов Под рвд. Кацухито Нода; Пер. с япон. Под ред. П.Н. Белянина, В.Ш. Розина, В.Н. Данилевского. М.: Мир, 1975. 451 с.
60. Проектирование и разработка промышленных роботов С.С. Аншин, А.В. Бабич, А.Г. Баранов и др.; Под общ. ред. Я.А. Шифрина, П.Н. Белянина. М.: Машиностроение, 1989. 272 с.
61. Промышленная робототехника Под ред. Я.А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1982. 415 с.
62. Промышленная робототехника Л.С. Ямпольский, В.А. Яхимович, Е.Г. Вайсман и др.; Под ред. Л.С. Ямпольского. Киев: Технжа, 1984. 264 с.
63. Промышленная робототехника и гибкие автоматизированные производства: Опыт разработки и внедрения Под ред. Е.И. Юревича. Л.: Лен- , издат, 1984. 224 с.
64. Промышленные роботы: Внедрение и эффективность Пер. с япон.; Асаи К., Кигами С., Кодзима Т. и др. М.: Мир, 1987. 384 с.
65. Промышленные роботы в действии Г.И. Хутский, А.М. Титов, Д.А. Своя-тыцкий, Л.М. Щукин. М.: Высш. шк., 1986. 192 с.
66. Промышленные роботы для миниатюрных изделий Р.Ю. Баснявичюс, А.А. Иванов, Н.И. Камышный и др.; Под ред. В.Ф. Шаньгина. М.: Машиностроение, 1985. 264 с.
67. Рапопорт Г.К, Солин Ю.В. Применение промышленных роботов. М.:. Машиностроение, 1985. 272 с.
68. Решетников М.Т. Робототехника: Учеб. пособие. Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1985. 153 с.
69. Роботизированные производственные комплексы Ю.Г. Козырев,
А.А. Кудинов, Б.Э. Булатов и др.; Под ред. Ю.Г. Козырева, А.А. Кудинова. М.: Машиностроение, 1987. 270 с.
70. Робототехника Ю.Д. Андрианов, Э.П. Бобриков, В.И. Гончаренко и др.; Под ред. Е.П. Попова, Е.И. Юревича. М.: Машиностроение, 1984. 287 с.
71. Робототехника и гибкие автоматизированные производства: В 9 кн. Кн. 1; и.М. Макаров. Системные принципы создания гибких автоматизированных производств: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1986. 175 с.
72. Сбалансированные манипуляторы И.Л. Владов, В.Н. Данилевский, П.Б. Ионов и др.; Под ред. П.Н. Белянина. М.: Машиностроение, 1988. 263 с.
73. Сварочные роботы В. Геттерт, Г. Герден, X. Гюттнер и др.; Под рвд. Г. Гердена; Пер с нем. Г.Н. Клебанова, Д.Г. Тесменицкого. М.: Машиностроение, 1988. 288 с.
74. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы.В.Б. Брагин, Ю.Г. Войлов, Ю.Д. Жаботинский и др.; Под общ. ред. Е.П. Попова,
В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1985. 256 с.
75. Скотт П. Промышленные роботы - переворот в производстве Сокр. пер. с англ.: Авт. предисловия и научн. ред. Л.И. Волчкевич. М.: Экономика,
1987. 304 с.
76. Современные промышленные роботы: Каталог Под ред. Ю.Г. Козырева, Я.А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1984. 152 с.
77. Справочник технолога-машиностроитвля: В 2-х т. Т. 1 Под рвд. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерикова: 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
78. Спыну Г.А. Промышленные роботы: Конструирование и применение Под ред. докт. техн. наук В.И. Костюка. Киев: Вища шк. (головное изд-во),1985. 176 с.
79. Тимофеев А.В. Роботы и искусственный интеллект. М.: Наука, 1978. 192 с.
80. Тимофеев А.В,Управление роботами: Учеб. пособие. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986. 240 с.
81. Тимофеев А.В, Адаптивные робототехнические комплексы. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988.332 с.
82. Тимофеев А.Н. Расчет и конструирование несущих конструкций модулей степеней подвижности промышленных роботов: Учеб. пособие. Л.: Изд. ЛПИ, 1982. 80 с.
83. Тимофеев Ал. Н, Тимофеев АН.К, Челпанов И.Б. Оборудование гибких автоматизированных производств механообработки: Учеб. пособие. Л.: Изд. ЛПИ, 1985. 80 с.
84. Управляющие системы промышленных роботов Ю.Д. Андрианов, Л.Я. Глейзер, М.Б. Игнатьев и др.; Под общ. ред. И.М. Макарова, В.А. Чига-нова. М.: Машиностроение, 1984. 288 с.
85. Фу К, Гонсалес Р, Ли К. Робототехника: Пер с англ. М.: Мир, 1989. 624 с.
86. ХантЭ. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1978. 500 с.
87. Хартли Дж. ГСП в действии: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.
88. Челпанов И.Б, Колпашников С.Н. Схваты промышленных роботов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989. 287 с.
89. Черноусько Ф.Л, Болотник Н.Н, Градецкий В.Г. и др. Манипуляционные роботы: Динамика, управление, оптимизация. М.: Наука, 1989. 363 с.
90. Эйрис Р., Миллер С. Перспективы развития робототехники Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 328 с.
91. Юревич Е.И. Основы робототехники: Учебник для втузов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. 271 с.
92. Юревич Е.И., Аветиков Б.Г., Корытко О.Б. и др. Устройство промышленных роботов. Л.: Машиностроение, 1980. 333 с.
93. Янг Дж. Робототехника Пер. с англ.; Под ред. М.Б. Игнатьева. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979. 304 с.
94. Engel G. Konsipierung und Auslegung modular aufgebahnter Handhabungs-systeme. Fortschr. Berlin. VDI Z, 1980.
95. Volmer I und Autorenkollektiv. Industrieroboter. Berlin: VEB Verlag Technik. 1981.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Контрольные вопросы для самопроверки 11
ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РОБОТОТЕХНИКИ 12
1.1. Исторический очерк 12
1.2. Современное состояние робототехники 24
1.3. Становление и развитие робототехники в СНГ и
странах Восточной Европы 34
Контрольные вопросы для самопроверки 43
ГЛАВА 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РОБОТАХ 44
2.1. Основные понятия 44
2.2. Состав и структура робота 47
2.3. Поколения роботов 49
2.4. Классификация роботов 55
Контрольные вопросы для самопроверки 81
ГЛАВА 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО 83
3.1. Общее устройство и составные части ПР 83
3.2. Классификация промышленных роботов 87
3.3. Технические характеристики ПР 95
3.4. Конструктивное исполнение ПР 101
3.5. Специальные краны-роботы 119
Контрольные вопросы для самопроверки 125
ГЛАВА 4. МАНИПУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА 127
4.1. Общая характеристика 127
4.2. Основы механики манипуляционных систем 143
Контрольные вопросы для самопроверки 174
ГЛАВА 5. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ МАНИПУЛЯТОРОВ 176
5.1. Основные составные части манипуляторов 176
5.2. Конструктивное исполнение узлов манипулятора 177
5.3. Компоновочные схемы манипуляторов 187
5.4. Общая схема манипулятора 191
5.5. Устройства передвижения 194
Контрольные вопросы для самопроверки 200
ГЛАВА 6. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ 201
0.1. Захватные устройства 202
6.2. Технологические инструменты 226
6.3. Основы расчета захватных устройств 230
Контрольные вопросы для самопроверки 255
ГЛАВА 7. ПРИВОД 256
7.1. Общая характеристика и классификация 256
7.2. Основы выбора привода 257
7.3. Пневматический привод 263
7.4. Гидравлический привод 266 1
7.5. Электрический привод 273
7.6. Комбинированные и иные приводы 280
7.7. Сервоприводы 284
7.8. Передаточные механизмы 289
7.9. Расчет энергетических параметров привода 320
Контрольные вопросы для самопроверки 327
ГЛАВА 8. ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА 329
8.1. Основы построения ИУС 329
8.2. Система управления 343
8.3. Информационно-измерительная система 371
Контрольные вопросы для самопроверки 392
ГЛАВА 9. ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ 395
9.1. Агрегатно-модульное построение промышленных
роботов 395
9.2. Эксплуатация промышленных роботов 412
Контрольные вопросы для самопроверки у 418
ГЛАВА 10. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ 419
10.1. Роботизированные технологические системы 425
10.2. Роботизированные технологические процессы 429
10.3. Вспомогательное оборудование РТС 448
10.4. Эффективность роботизации производства 453
Контрольные вопросы для самопроверки 454
ГЛАВА 11. ГИБКИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА
И ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ 456
Контрольные вопросы для самопроверки
ЛИТЕРАТУРА
|
