Система управління промисловим роботом

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ Укаїни

ФЕДЕРАЛЬНЕ АГЕНТСТВО З ОСВІТИ

ПІВДЕННИЙ ФЕДЕРАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Південного федерального університету в м. Таганрогу

ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИКИ ТА ВИЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

КАФЕДРА СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ

з виробничої практики

"Система управління промисловим роботом"

студентка групи А-17

«__» ____________ 2010 р.

Таганрог 2010 р.

1 Основна частина.

1.1 Історія розвитку робототехніки.

1.2 Принципи управління промисловим роботом.

1.3 Класифікація систем керування рухом інструменту.

1.4 Програмування промислових роботів

1.4.1.1 Метод Teach-In.

1.4.1.2 Метод Playback.

1.4.2 Offline програмування

1.4.2.1 Графічне програмування: (3D-моделі).

1.5 Переваги використання промислових роботів.

2 Опис промислового робота IRB 2400.

2.1 Структура робота IRB 2400.

2.3.1 Електронний блок.

2.4 Комп'ютерна система

Промисловий робот - автономний пристрій, що складається з механічного маніпулятора і системи управління, що перепрограмується, застосовується для переміщення об'єктів у просторі в різних виробничих процесах.

Промислові роботи (ПР) здатні замінити людину там, де потрібна важка фізична праця, в умовах з підвищеними температурою та вологістю, вібрацією, шумом забрудненим повітрям, вибухонебезпечністю та радіоактивністю. Промисловий робот є перепрограмованою автоматичною машиною, здатною виконувати аналогічні людським рухові функції по переміщенню.предметів виробництва чи технологічного оснащення.

Роботи дозволяють замінити монотонну фізичну працю, підвищити якість виробів, збільшити їх випуск. Один робот може замінити працю чотирьох людей.

1 Основна частина.

1.1 Історія розвитку робототехніки.

Історія розвитку робототехніки налічує три покоління роботів.

Роботи першого покоління часто називають програмними. Ці роботи призначені до виконання запрограмованої послідовності операцій із чіткої програмі, складеної з урахуванням вимог тієї чи іншої технологічного процесу. Особливо ефективне застосування роботів першого покоління за незмінних і суворо певних умов експлуатації. Тому вони широко впроваджуються у виробництво під час виконання найпростіших операцій складання, встановлення, зняття, транспортування та пакування виробів. Однак завдяки простоті зміни програми, закладеної на згадку про систему управління робота, можливе перенавчання його шляхом перепрограмування виконання іншого класу операцій.

Роботи другого покоління називають адаптивними. Системи управління цими роботами мають ширший порівняно з програмним набір датчиків інформації про стан зовнішнього середовища та характеризуються більшою складністю. Алгоритм управління роботами другого покоління значно складніше, ніж роботами з жорсткою програмою, і часто має ситуаційний характер, що вимагає його реалізації за допомогою мікроЕОМ або мікропроцесора. Завдяки широко розвиненому програмному забезпеченню, наявності досконалих пристроїв системи відчуття роботи другого покоління здатні пристосовувати свою поведінку до обстановки, що змінюється.

Роботи третього покоління називають інтелектуальними чи розумними. Функціональні можливості цих роботівзначно розширено, від імітації фізичних дій людини до автоматизації елементів її інтелектуальної діяльності. У порівнянні з адаптивними роботами вони характеризуються значно складнішою системою управління, що включає елементи штучного інтелекту. Завдяки цьому інтелектуальні роботи здатні сприймати розмовну мову та вести діалог з людиною, розпізнавати та аналізувати різні ситуації, будувати модель зовнішнього середовища, навчатися навичкам, програмувати рухи, засвоювати поняття, планувати поведінку у різноманітних умовах експлуатації. В даний час випускається велика кількість робототехнічних пристроїв, що розрізняються за компоновочними схемами та конструктивним виконанням.

Незалежно від типу, класу, покоління та призначення промисловий робот має дві основні частини: механічну та систему управління. Механічна частина складається з основи, за допомогою якої робот встановлюється на підлогу поблизу основного технологічного обладнання або монтується на станині. Робот може також переміщатися щодо обладнання рейками порталу або напрямними. Корпус конструктивно поєднує всі органи робота, у тому числі привод робочих органів.

Виконавчий пристрій робота – маніпулятор – виконує всі рухові функції, оснащений приводом та керуючим пристроєм. Роботи можуть мати два і більше незалежно або синхронно діючих маніпуляторів. Робочий орган є складовою маніпулятора і призначений безпосереднього виконання передбачених дій. Робочий орган може мати різну конструкцію, яка іноді є вирішальним фактором щодо можливості використання робота, наприклад для маніпулювання крихким, великогабаритним або профільованим об'єктом. Пристрійуправління 6 відповідно до заданої програми формує керуючий вплив, який передається виконавчому пристрою і далі на приводи за допомогою багатожильного кабелю або пневмопроводу.

Узагальнена схема робота представлена малюнку 1.1.

Малюнок 1.1. Узагальнена схема робота: ІВ – інформаційна система; УС-керівна система; ДС – рухова система; СС - система зв'язку; OOC – об'єкт довкілля.

Система зв'язку робота виконує функції обміну інформацією між людиною та робототехнічним пристроєм з метою видачі роботу завдань, контролю її дій, діагностики тощо. Для цього використовуються не тільки механічні пристрої інформації, змонтовані на пульті керування (клавіші, кнопки, перемикачі), але та пристрої для мовного керування (мікрофони). Виведення інформації від робота до людини у вигляді звукових та світлових сигналів здійснюється за допомогою дисплеїв.

Інформаційна система виконує функції штучних органів чуття (сенсорів) робота і призначена для сприйняття та перетворення інформації про стан об'єктів зовнішнього середовища та самого робота відповідно до алгоритму керуючої системи. Як сенсори інформаційної системи робота найбільшого поширення набули акустичні датчики, лазерні та ультразвукові далекоміри, тактильні, контактні та індукційні датчики, датчики положення, швидкості, сил і моментів, оптико-електронні пристрої та ін.

Керуюча (інтелектуальна) система призначена для формування законів (алгоритмів) управління приводами та виконавчими механізмами рухової системи відповідно до сигналів зворотного зв'язку інформаційної системи. Керуюча система зазвичай складається з мікроЕОМ або мікропроцесора у комплекті з наборомвхідних (аналого-цифрових) та вихідних (цифро-аналогових) перетворювачів та інтерфейсних каналів зв'язку, по яких здійснюється обмін аналоговими та дискретними сигналами між роботом та зовнішнім середовищем.

Інтелектуальні здібності робота визначаються алгоритмічним та програмним забезпеченням його керуючої системи. Двигуна (моторна) система виконує функції цілеспрямованого впливу робота на об'єкти навколишнього середовища відповідно до керуючих сигналів інформаційно-керуючої системи. Конструктивно-рухова система може бути представлена різними приводами (двигунами), маніпуляторами (механічні руки та інші елементи).

Для переміщення не орієнтованих у просторі предметів достатньо трьох ступенів свободи, а повної просторової орієнтації - шести. Зазвичай три ступені рухливості забезпечує базовий механізм робота, а ще два ступені додає механічний пристрій - пензель робота, на якій кріпиться робочий інструмент.

1.2 Принципи управління промисловим роботом.

Сучасні роботи функціонують з урахуванням принципів зворотний зв'язок, підлеглого управління та ієрархічності системи управління роботом.

Ієрархія системи управління роботом має на увазі розподіл системи управління на горизонтальні шари, що управляють загальною поведінкою робота, розрахунком необхідної траєкторії руху маніпулятора, поведінкою окремих його приводів, та шари, що безпосередньо здійснюють управління двигунами приводів.

Підпорядковане керування служить для побудови системи керування приводом. Якщо необхідно побудувати систему керування приводом за положенням (наприклад, по куту повороту ланки маніпулятора), то система керування замикається зворотним зв'язком по положенню, а всередині системи керуванняположенню функціонує система управління за швидкістю зі своїм зворотним зв'язком за швидкістю, всередині якої існує контур керування за струмом зі своїм зворотним зв'язком.

Сучасний робот оснащений не тільки зворотними зв'язками за становищем, швидкістю та прискоренням ланок. При захопленні деталей робот повинен знати, чи успішно він захопив деталь. Якщо деталь тендітна або її поверхня має високий ступінь чистоти, будуються складні системи із зворотним зв'язком по зусиллю, що дозволяють роботу схоплювати деталь, не ушкоджуючи її поверхню та не руйнуючи її.