Основы робототехнического проектирования. Основные этапы проектирования робототехнических комплексов согласно единой системы конструкторской документации (ЕСКД)

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

• Введение

1. Основы робототехнического проектирования

• 1.1 Робототехнический комплекс
• 1.2 Структура робототехнического комплекса
• 1.3 Классификация робототехнических комплексов
• 2. Основные этапы проектирования робототехнических комплексов
• 2.1 Построение системы управления промышленным роботом в РТК
• 2.2 Принципы построения и этапы проектирования РТК
• 3. Управление роботизированными технологическими комплексами

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;

• 23) расчет - документ, содержащий расчеты параметров и величин, например, расчет размерных цепей, расчет на прочность и др.

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.

При автоматическом управлении движением роботов решаются следующие подзадачи: планирование траекторий и программирование траектории движения. Планирование траектории производят глобальным и локальным методами. Прогнозирование столкновений при глобальном планировании относится ко всей рабочей группе роботов. Для положения текущего робота характерно локальное планирование.

2.2 Принципы построения и этапы проектирования РТК

Основной структурной единицей любого РТК являются РТЯ. Поэтому разработка РТК начинается с отдельных РТЯ. Прежде всего необходимо оценить степень подготовленности обрабатываемого изделия к автоматическому производству. В результате определяется необходимость создания или возможность использования определенных ориентирующих и подающих устройств для автоматизации рассматриваемой технологической операции.

Все разнообразие форм, размеров, физико-технических свойств штучных деталей, подлежащих ориентированной подаче, можно систематизировать по конфигурации деталей, числу осей и плоскостей симметрии, стабильности формы, сцепляемости, соотношению размерных параметров и физико-механическим свойствам. На основании этих признаков основная масса штучных заготовок по методам ориентации в загрузочных устройствах может быть разделена на три больших класса.

Первый класс объединяет детали и сборочные компоненты достаточно простой формы. Операции ориентации, базирования и транспортирования таких деталей легко автоматизируются с помощью известных технических решений.

Второй класс составляют детали средней сложности. Они требуют разработки специальных устройств ориентации и подачи.

Третий класс объединяет детали, из-за сложности которых автоматическая ориентация и подача их с помощью специальных устройств нецелесообразны.

В зависимости от того, к какому классу относится рассматриваемая деталь, определяется и тип требуемого промышленного робота. Если деталь относится к первому или второму классу и, следовательно, возможна ее автоматическая поштучная подача с требуемой ориентацией, то в составе такой роботизированной технологической ячейки могут быть использованы жесткопрограммируемые роботы первого поколения. Если деталь относится к третьему классу, необходимо использовать адаптивные роботы, способные распознавать и брать несориентированные изделия. Наконец, может оказаться, что в особо сложных случаях детали целесообразно формировать в магазины с помощью человека.

В зависимости от того, к какому классу относится рассматриваемая деталь, определяется и тип требуемого промышленного робота. Если деталь относится к первому или второму классу и, следовательно, возможна ее автоматическая поштучная подача с требуемой ориентацией, то в составе такой роботизированной технологической ячейки могут быть использованы жесткопрограммируемые роботы первого поколения. Если деталь относится к третьему классу, необходимо использовать адаптивные роботы, способные распознавать и брать несориентированные изделия. Наконец, может оказаться, что в особо сложных случаях детали целесообразно формировать в магазины с помощью человека.

Устройства, подающие детали поштучно и с заданной ориентацией, в рамках РТЯ относятся к вспомогательному оборудованию и делятся на два больших класса: магазинные и бункерные. В магазинные устройства изделия укладываются вручную или укладочным механизмом, после чего поштучная подача их осуществляется автоматически. Бункерные устройства предназначены для захвата насыпанных навалом заготовок и выдачи их поштучно в ориентированном положении. Наиболее широкое применение - в РТЯ нашли дисковые фрикционные и вибрационные бункерные устройства.

В результате анализа степени подготовленности обрабатываемого изделия к автоматическому производству определяют вид вспомогательного оборудования и тип робота, который необходимо использовать в составе разрабатываемой РТЯ. Эти данные являются исходными для перехода к задаче выбора оптимальной компоновки РТЯ.

Рассмотрим вопросы выбора компоновок РТЯ на примере комплексов механообработки со станками с числовым программным управлением (ЧПУ), обслуживаемыми роботами, выполняющими загрузочно-разгрузочные операции. На рис. 8 и 9 приведены возможные варианты компоновок таких РТЯ, включающие соответственно три и два вертикально-фрезерных станка модели 6520ФЗ и один промышленный робот. Для каждой предполагаемой компоновки выбирают тип ПР и составляют циклограмму установки инструмента (рис. 10) и детали

Рис. 8. Компоновочная схема РТЯ: ПР - промышленный робот МП-8; ВФС - вертикально-фрезерный станок модели 6520ФЗ; ЧПУ - устройство числового программного управления станком: УУР - устройство управления роботом; МИ - магазин инструмента; МД - магазин деталей, занимаемая площадь S = 29 м²

Построенные для модульного пневматического робота МП-8 циклограммы показывают, что на установку инструмента и детали робот МП-8 затрачивает в случае комповки из двух станков 24,2 с. Для компоновки из трех станков этот цикл будет больше из-за того, что технические возможности робота не позволяют разместить магазины с инструментом и накопители с деталями между станками. Кроме того, из-за малой свободной площади в зоне обслуживания конструктивно усложняются магазины и накопители или должна быть предусмотрена автоматическая подача заготовок на исходную позицию. Поэтому на базе робота МП-8 целесообразны компоновки РТЯ из одного или двух станков.

Рис. 9. Компоновочная схема РТЯ: ПР - МП-8; ВФС - модели 6520ФЗ; МД - S = 22 м²

Рис. 10. Циклограмма установки инструмента роботом МП-8

Применяя модульный электромеханический робот МП-12, накопители и магазины с инструментом можно разместить непосредственно у каждого станка, так как он имеет больший угол поворота манипулятора (310° по сравнению с 270° у робота МП-8). Соответствующие компоновочные схемы РТЯ с роботом МП-12 приведены на рис. 11 и 12. При этом вспомогательное время, определяемое по циклограмме, составляет 12,8 с. Если суммарное время работы ПР по смене инструмента и деталей принять за время занятости ПР в операции (t_лан), то минимальное свободное машинное время работы оборудования будет [1]:

где n_ст - число станков; t_мс - свободное машинное время работы оборудования; К_з - поправочный коэффициент, учитывающий неизбежные паузы в работе и отклонения фактических затрат вспомогательного времени от принятого для расчета (при циклической работе К_з=0,7).

Рис. 11. Компоновочная схема РТЯ: ПР - МП-12; ВФС - модели 6520ФЗ; МД - S = 33 м²



Рис. 12. Компоновочная схема РТЯ: ПР - МП-12; ВФС - модели 6520ФЗ; МД - S = 32 м²

Из формулы (1) следует, что для компоновок РТЯ из двух и трех станков с ПР МП-8 соответственно t_мс=0,57 и 1,15 мин. Таким образом, минимальное свободное машинное время РТЯ, созданных на базе ПР МП-8, сравнительно велико. Поэтому для более эффективного использования оборудования целесообразно в таких РТЯ использовать более быстродействующие роботы.

Минимальное свободное машинное время для РТЯ, состоящей из трех станков и ПР МП-12, составляет 0,6 мин (с учетом работы робота по смене деталей и инструмента). Если при изготовлении деталей на каждом станке будет выполняться несколько операций, то потребуется значительно меньшее машинное время, так как в основном будет происходить смена только инструмента. В этом случае можно рассчитать время смены деталей с определенными интервалами времени по каждому станку и тогда такое обслуживание как бы равносильно обслуживанию 4-го станка, т. е. t_мс=0,47 мин.

Из рассмотренных компоновочных схем РТЯ можно сделать вывод, что для данного примера наилучшие решения по занимаемой площади и сокращению технологического цикла обеспечиваются РТЯ с роботом МП-8, состоящей из двух станков (см. рис. 8), а для РТЯ с роботом МП-12 - из трех станков (см. рис. 10). По рассмотренной методике можно определить компоновочные схемы РТЯ и при использовании в них другого оборудования. Однако данная методика не претендует на универсальность, так как в других случаях могут применяться иные оценки технологических процессов комплекса.

Следующими по сложности типами роботизированного комплекса является роботизированный технологический участок и цех предприятия. При разработке таких РТК наиболее сложная задача состоит в определении их структуры. Под структурным синтезом РТК понимается определение его составных элементов, связей, и функций, а также выбор реализующих их технических средств. При этом прежде всего производят разбиение участка на типовые РТЯ и определяют тип уравнения РТК. Ввиду сложности и неоднозначности этого этапа в связи с различным распределением функций между частями комплекса, способами переналадки, программным обеспечением и т. п. основным способом решения данной задачи является автоматизированное проектирование на базе ЭВМ.

Рассмотрим процесс автоматизированного синтеза структуры на примере РТК цеха механообработки. В состав цеха входит определенное число станков (С), обслуживание которых возлагается на роботы.

Пусть производительность станков известна и для каждого элемента комплекса заданы зависимости вероятности безотказной работы этого элемента от времени. Требуется выбрать некоторую оптимальную структуру РТК, в том числе типы и число роботов, тип управления, а также определить связь между ними. Для этого могут привлекаться различные критерии эффективности функционирования комплекса. В данном примере оценим ее количеством переработанного продукта, т. е. числом деталей, изготовленных РТК за некоторый промежуток времени. В этом случае эффективность функционирования

где dh_л(t) - вероятность того, что комплекс в интервале времени от 0 до t имел р-е состояние; R_л - условный показатель эффективности функционирования для этого состояния; Q_л,t - пространство всех возможных состояний РТК.

Величина R_л (t) определяется технологическим процессом, а dh_л(t) - потоком отказов и восстановлений комплекса и его частей.

Расчет эффективности РТК по формуле (1) может быть выполнен методами имитационного моделирования. Блок-схема соответствующего алгоритма приведена на рис. 13. Аналогично можно поступить и при наличии других критериев эффективности. Варьируя структуру РТК (например, заменяя несколько простых роботов одним более сложным и т. п.) и определяя каждый раз эффективность, можно выбрать наилучший вариант. Необходимо, чтобы подсистема автоматизации проектирования РТК позволяла также определить капитальные затраты на реализацию определенной структуры РТК, оптимальную схему обслуживания подвижным роботом нескольких единиц технологического оборудования по минимуму его простоев и т. д.

Задача выбора структуры РТК упрощается при максимальном использовании типовых РТЯ. При этом синтез структуры сводится к компоновке комплекса из типовых ячеек и объединением их общей системой управления.



Рис. 13. Блок-схема алгоритма

управление промышленный робот автоматизированный

3. Управление роботизированными технологическими комплексами

Структура системы управления РТК определяется в первую очередь видом объектов управления, характером происходящих в них процессов и взаимодействиями между ними. Такими объектами в составе РТК прежде всего являются технологическое оборудование и промышленные роботы, объединенные в ячейки, транспортные системы и автоматизированные склады. Все эти объекты находятся в определенной иерархической подчиненности и функционируют в составе единого комплекса. Поэтому и структура системы управления комплекса тоже является иерархической, включающей несколько уровней управления. На нижнем (первом) уровне этой системы находится управление РТЯ, которое организуется на основе специальных устройств управления с увязкой по времени начала и конца выполнения отдельных операций или с использованием дополнительной информации о ходе технологического процесса. В своей основе этот уровень управления реализуется в виде программного управления. Он включает в себя также каналы связи с оборудованием и верхними уровнями управления. Реализация этого уровня в настоящее время осуществляется на основе унифицированных устройств управления ПР и основного технологического оборудования.

Второй уровень управления - уровень связи систем управления отдельных РТЯ в согласованно работающий участок или линию. Аппаратурно этот уровень часто реализуется с помощью мини-ЭВМ. В развитом варианте на этом уровне может также осуществляться автоматизированный синтез программ функционирования РТЯ. Эффективность применения на данном уровне стандартных мини-ЭВМ помимо выполнения приведенных выше функций обусловлена:

1. возможностью автоматизации технологической подготовки производства, сокращением времени разработки программ и возможностью их быстрой корректировки;

2. повышением надежности передачи информации в результате ликвидации промежуточных программоносителей (магнитные ленты, перфоленты) и устройств считывания с них информации (магнитные головки, фотосчитыватели);

3. автоматизацией учета показателей технологического процесса (время обработки, точность и т. д.) и контроля технологических режимов;

4. возможностью автоматизации контроля качества продукции и определения его зависимости от изменения технологических параметров.

Следующим по сложности типом РТК является цех, и соответственно система управления РТК цехом образует третий уровень управления, который осуществляет координацию работы РТУ, автоматизированных складов и внутрицеховых транспортных систем. Этот уровень реализуется также с использованием ЭВМ.

Четвертый уровень - уровень оперативно-календарного планирования и контроля. На этом уровне осуществляется составление плана по объему и номенклатуре изделий на смену, сутки, неделю и т. д. Как самостоятельные подсистемы в состав четвертого уровня входят подсистемы диагностики и устранения неисправностей РТК.

Таким образом, в развитом виде система управления РТК состоит из четырех уровней управления. Структурная схема такой системы приведена на рис. 14.

В качестве примера организации управления РТК рассмотрим систему управления участком изготовления магнитопроводов трансформаторов приборного типа и систему управления транспортного робота, предназначенного для автоматизации внутрицеховых погрузочно-разгрузочных операций. Структурная схема такого комплекса приведена на рис. 15. В нашем примере РТК работает следующим образом. С навивочных полуавтоматов 1 кольца магнито-проводов с помощью устройства транспортировки магнитопроводов 2, состоящего из транспортирующего и подъемного устройств, переносятся в вибробункер (БВ-630) 3. Таким образом, на один вибробункер работают три полуавтомата навивки. Участок оборудован двумя аналогичными линиями.

Рис. 14. Структурная схема системы управления: 1 - банк данных; 2 - подсистема управления РТК; 3 - подсистема оперативно-календарного планирования; 4 - подсистема контроля качества; 5 - подсистема автоматического контроля и устранения неисправностей; 6,7 - диспетчер управления оборудованием (ДУО); 8 - диспетчер управления транспортом; 9 - подсистема планирования по объему и номенклатуре; 10 - подсистема учета выполнения плана; 11 - диспетчер управления оборудо-ванием контроля качества; 12, 13 - подсистема выбора программ (ПВП); 14 - подсистема расчета маршрута; 15 - подсистема учета и анализа простоев оборудования; 16 - подсистема учета брака и его статистического анализа; 17, 18, 19 - устройства управления роботов и технологического оборудования (УРТО); 20 - устройство управления транспорта; 21 - управление роботами, устраняющими неисправности



Рис. 15. Структурная схема РТК: 1 - полуавтомат навивки; 2 - устройство транспортировки магнитопроводов; 3 - вибробункер БВ-630; 4 - устройство сборки; 5 - устройство формирования сборок; 6, 7 - устройство подачи оправок; 8 - устройство загрузки печи; 9 - печь отжига и калибровки; 10 - электромагнитный вентиль; 11 - охладитель магнитопровода; 12 - устройство разгрузки охладителя; 13 - устройство загрузки автомата резки; 14 - автомат резки; 15 - промышленный робот для зачистки заусенцев; 16 - промышленный робот для контроля качества; 17 - подвижный промышленный робот; 18, 19 - устройства остановки робота у рабочего места и в конце пути

Кольца магнитопроводов в вибробункере получают необходимую ориентировку и далее поступают в устройство сборки 4. В это же устройство на другой его вход устройством подачи оправок 6; 7 с выходов автоматов резки поступают оправки. В устройстве сборки оправки проходят операцию смазывания, а затем осуществляется их сборка с кольцами магнитопроводов. Затем сборка поступает в устройства их формирования 5 по 40 шт. в каждой группе, а после этого они поступают на исходную позицию подвижного робота. Соблюдая очередность готовности, подвижный робот 17 берет эту группу сборок непосредственно в захватное устройство (без кассеты) и транспортирует к тому устройству загрузки печи 8, которое первым выдало информацию в систему управления РТК о готовности к приему сборок.

При получении от робота группы сборок устройство загрузки печи отправляет их в загрузочные лотки печи 9. С выходов печей сборки через электромагнитные вентили 10 поступают на входы охладителей 11, которые загружаются специальными толкателями, входящими в их состав, и через определенное время группами по 20 шт. подаются на входы устройств разгрузки охладителей 12. В этих устройствах сборки опять формируются в группы по 40 шт. и устанавливаются на исходные позиции для взятия их вторым подвижным роботом, который переносит их к устройствам загрузки автоматов резки 13. С выходов 14 автоматов резки полукольца магнитопроводов поступают к промышленным роботам зачистки заусенцев и далее на роботы контроля качества и счетное устройство. Готовые магнитопроводы направляются на участок сборки трансформаторов. Количество изготовленных за смену магнитопроводов высвечивается на пульте оператора участка.

Управление рассмотренным РТК состоит из двух уровней управления. Первый уровень в соответствии со сформулированными выше принципами образуют устройства управления технологическим оборудованием и промышленными роботами (см. гл. 4). Управление подвижными промышленными роботами построено на основе микро-ЭВМ "Электроника-60". Второй уровень управления представляет собой систему управления участком, построенную тоже на основе микроЭВМ "Электроника-60" в модификации 15ВМ-16-005.

Система управления участком на основе информации о состоянии и запросах основного и специального технологического оборудования выполняет следующие основные функции:

· регулирует загрузку оборудования заготовками, обеспечивая заданную очередность и их число в соответствии с информацией о потребности;

· управляет действиями подвижных роботов, задавая их устройствам управления направление и скорость движения, а также указывая точки назначения и выполняемую операцию;

· контролирует ход технологического процесса изготовления магнитопроводов и выдает команды на первый уровень управления для включения или выключения отдельных единиц технологического оборудования;

· осуществляет контроль качества изделий;

· ведет учет готовых и бракованных изделий;

· контролирует темп прохождений изделий через технологическое оборудование;

· контролирует степень заполнения вибробункера.

При создании РТК для участков и цехов важной задачей является автоматизация внутрицеховых транспортных операций. Традиционные транспортные средства обладают существенным недостатком - требуют дополнительных устройств для автоматизации, погрузочно-разгрузочных операций и, как правило, недостаточно гибки, т. е. при изменении размещения оборудования необходимо и изменение конструкции самих транспортных средств.

Более мобильным средством, лишенным этих недостатков, являются подвижные роботы, ориентированные на комплексное выполнение погрузочно-разгрузочных и транспортных операций. Такой транспортный робот осуществляет транспортировку со склада на рабочие места тары с заготовками и перевозку готовой продукции на склад. Склад при этом должен быть оборудован погрузочным и разгрузочным транспортерами, которые подают тару к подвижному роботу и принимают тару с обработанными изделиями. Устанавливает и снимает тару манипулятор робота.

Система управления подобным подвижным роботом строится обычно на основе микро-ЭВМ типа "Электроника-60" и выполняет следующие основные функции:

· управляет движением робота по трассе;

· определяет последовательность обслуживания рабочих мест;

· осуществляет загрузку-разгрузку рабочих мест тарой с заготовками;

· выполняет загрузку-разгрузку складских транспортеров.

Эффективность всей системы управления в значительной степени зависит от эффективности использования ресурсов управляющей ЭВМ, что, в свою очередь, определяется качеством программного обеспечения. На рис. 16 показана структурная схема программного обеспечения, построенная по модульному принципу, определяющему необходимую универсальность и гибкость всей системы.

Рис. 16 Структурная схема программного обеспечения: 1 - модуль обработки прерываний; 2 - монитор; 3 - модуль временных выдержек; 4 - модуль расчета обобщенных координат; 5, 7 - буфер; 6 - модуль расчета управляющих воздействий; 8 - модуль выдачи управляющих воздействий; 9 - модуль определения истинного положения подвижного робота; 10 - модуль разгрузки транспортера; 11 - модуль загрузки транспортера; 12 - модуль разгрузки рабочего места; 13 - модуль загрузки рабочего места; 14 - модуль работы с адресами движения

Рассмотренные принципы решения задач организации управления РТК на основе использования типовых подсистем позволяют существенно ускорить процесс разработки и внедрения РТК в народное хозяйство.

Заключение

В заключении курсовой работы на тему “Основы робототехнического проектирования. Основные этапы проектирования робототехнических комплексов согласно единой системы конструкторской документации (ЕСКД)” можно отметить, что робототехнические комплексы являются важным элементом автоматизации производства. Они позволяют повысить эффективность производственных процессов, уменьшить затраты на оплату труда и снизить количество ошибок, допускаемых при выполнении работ.

Промышленные роботы (ПР) призванные заменить ручной труд человека машинным трудом, являются принципиально новым технологическим средством, позволяющим завершить комплексную автоматизацию производства и придать последнему свойство гибкой переналадки на различные технологии и изготовляемые изделия. Снабженные роботами технологические ячейки, участки, линии именуются роботизированными технологическими комплексами (РТК). Разнообразие производственных процессов в машиностроении и приборостроении, местных условий производства, серийность и пр. определяют соответственно различные типы роботизированных технологических комплексов.

В работе были рассмотрены основы робототехнического проектирования, а также основные этапы проектирования робототехнических комплексов согласно единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Были рассмотрены задачи, которые решает робототехнический комплекс, а также принципы его работы на примере производственных процессов.

Список использованных источников

1. Юревич Е.И. Основы робототехники: 3-е издание [Текст]: учеб. пособие для вузов / Е.И. Юревич. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Изд-во: БХВ-Петербург, 2010.

2. Борисенко Л.А. Теория механизмов, машин и манипуляторов: учеб. пособие / Л.А. Борисенко. - Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2011. - 285 с.

3. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы [Текст] : справочник / Ю.Г. Козырев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 392 с.

4. Козырев Ю.Г. Применение промышленных роботов [Текст]: учеб. пособие / Ю.Г. Козырев. - М.: КНОРУС, 2013. - 488 с.

5. Козырев Ю.Г. Захватные устройства и инструменты промышленных роботов [Текст]: учеб. пособие / Ю.Г. Козырев. - М.: КНОРУС, 2011. - 312 с.

Размещено на Allbest.ru