Система управления промышленным роботом

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЮЖНОГО  ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА В г. ТАГАНРОГЕ 

ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

КАФЕДРА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 

 

Отчет

по производственной практике

«Система управления промышленным роботом» 
 
 
 
 

Выполнил:

   студентка группы А-17

   СеменоваО.И. 

__________________ 

     Проверил:

                 Аксенов И.Я. 

__________________ 
 

«__» ____________ 2010 г.

Таганрог 2010 г. 
 

    Содержание

    Введение.

    1 Основная часть.

                 1.1 История развития робототехники.

                 1.2 Принципы управления промышленным роботом.

                 1.3 Классификация систем управления  движением инструмента.

                 1.4  Программирование промышленных роботов

                       1.4.1 Online-программирование.

                       1.4.1.1 Метод Teach-In.

                        1.4.1.2 Метод Playback.

                       1.4.2 Offline программирование

                         1.4.2.1 Графическое программирование: (3D-модели).

                1.5 Достоинства использования промышленных роботов.

    2 Описание промышленного робота IRB 2400.

                 2.1 Структура робота IRB 2400.

               2.2 Манипулятор.

               2.3Контроллер робота.

                     2.3.1 Электронный блок.

                2.4 Компьютерная система

    Заключение. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

    Промышленный  робот  — автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и перепрограммируемой системы управления, которое применяется для перемещения объектов в пространстве в различных производственных процессах.

    Промышленные  роботы (ПР) способны заменить человека там, где требуется тяжелый физический труд, в условиях с повышенными температурой и влажностью, вибрацией, шумом загрязненным воздухом, взрывоопасностью и радиоактивностью. Промышленный робот представляет собой перепрограммируемую автоматическую машину, способную выполнять аналогичные человеческим двигательные функции по перемещению предметов производства или технологической оснастки.

      Роботы позволяют заменить монотонный физический труд, повысить качество  изделий, увеличить их выпуск. Один робот может заменить труд четырех человек. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1 Основная часть.

    1.1 История развития робототехники. 

    История развития робототехники насчитывает три поколения роботов.

    Роботы  первого поколения часто называют программными. Эти роботы предназначены для выполнения запрограммированной последовательности операций по четкой программе, составленной с учетом требований того или иного технологического процесса. Особенно эффективно применение роботов первого поколения при неизменных и строго определенных условиях эксплуатации. Поэтому они широко внедряются в производство при выполнении простейших операций сборки, установки, снятия, транспортирования и упаковки изделий. Однако благодаря простоте изменения программы, заложенной в память системы управления робота, возможно переобучение его путем перепрограммирования на выполнение другого класса операций.

    Роботы  второго поколения называют адаптивными. Системы управления этими роботами имеют более широкий по сравнению с программным набор датчиков информации о состоянии внешней среды и характеризуются большей сложностью. Алгоритм управления роботами второго поколения значительно сложнее, чем роботами с жесткой программой, и часто имеет ситуационный характер, что требует реализации его с помощью микроЭВМ или микропроцессора. Благодаря широко развитому программному обеспечению, наличию совершенных устройств системы очувствления роботы второго поколения способны приспосабливать свое поведение к изменяющейся обстановке.

    Роботы  третьего поколения называют интеллектуальными  или разумными. Функциональные возможности  этих роботов значительно расширены, от имитации физических действий человека до автоматизации элементов его интеллектуальной деятельности. По сравнению с адаптивными роботами они характеризуются значительно более сложной системой управления, включающей элементы искусственного интеллекта. Благодаря этому интеллектуальные роботы способны воспринимать разговорный язык и вести диалог с человеком, распознавать и анализировать различные ситуации, строить модель внешней среды, обучаться навыкам, программировать движения, усваивать понятия, планировать поведение в разнообразных условиях эксплуатации. В настоящее время выпускается большое число робототехнических устройств, различающихся по компоновочным схемам и конструктивному исполнению.

    Независимо  от типа, класса, поколения и назначения промышленный робот имеет две  основные части: механическую и систему управления. Механическая часть состоит из основания , с помощью которого робот устанавливается на пол вблизи основного технологического оборудования или монтируется на станине. Робот может также перемещаться относительно оборудования по рельсам портала или направляющим. Корпус  конструктивно объединяет все органы робота, в том числе привод рабочих органов.

    Исполнительное  устройство робота — манипулятор  — выполняет все двигательные функции, оснащено приводом и управляющим устройством. Роботы могут иметь два и более независимо или синхронно действующих манипулятора. Рабочий орган  является составной частью манипулятора и предназначен для непосредственного выполнения предусмотренных действий. Рабочий орган может иметь разную конструкцию, которая иногда является решающим фактором при определении возможности использования робота, например для манипулирования хрупким, крупногабаритным или профилированным объектом. Устройство управления 6 в соответствии с заданной программой формирует управляющее воздействие, которое передается исполнительному устройству и далее на приводы с помощью многожильного кабеля или пневмопровода.

    Обобщенная  схема робота представлена на рисунке 1.1.

                  

                                         

    Рисунок 1.1. Обобщенная схема робота: ИС — информационная система; УС—управляющая система; ДС — двигательная система; СС — система связи; OOC — объект окружающей среды.

    Система связи робота выполняет функции  обмена информацией между человеком и робототехническим устройством в целях выдачи роботу заданий, контроля его действий, диагностики и т. п. Для этого используются не только механические устройства информации, смонтированные на пульте управления (клавиши, кнопки, переключатели), но и устройства для речевого управления (микрофоны). Вывод информации от робота к человеку в виде звуковых и световых сигналов осуществляется с помощью дисплеев.

    Информационная  система выполняет функции искусственных  органов чувств (сенсоров) робота и предназначена для восприятия и преобразования информации о состоянии объектов внешней среды и самого робота в соответствии с алгоритмом управляющей системы. В качестве сенсоров информационной системы робота наибольшее распространение получили акустические датчики, лазерные и ультразвуковые дальномеры, тактильные, контактные и индукционные датчики, датчики положения, скорости, сил и моментов, оптико-электронные устройства и др.

    Управляющая (интеллектуальная) система предназначена  для формирования законов (алгоритмов) управления приводами и исполнительными механизмами двигательной системы в соответствии с сигналами обратной связи информационной системы. Управляющая система обычно состоит из микроЭВМ или микропроцессора в комплекте с набором входных (аналого-цифровых) и выходных (цифро-аналоговых) преобразователей и интерфейсных каналов связи, по которым осуществляется обмен аналоговыми и дискретными сигналами между роботом и внешней средой.

    Интеллектуальные  способности робота определяются алгоритмическим  и программным обеспечением его управляющей системы. Двигательная (моторная) система выполняет функции целенаправленного воздействия робота на объекты окружающей среды в соответствии с управляющими сигналами информационно-управляющей системы. Конструктивно двигательная система может быть представлена разными приводами (двигателями), манипуляторами (механические руки и другие элементы).

    Для перемещения не ориентированных  в пространстве предметов достаточно трех степеней свободы, а для полной пространственной ориентации - шести. Обычно три степени подвижности обеспечивает базовый механизм робота, а еще две степени добавляет механическое устройство - кисть робота, на которой крепится рабочий инструмент. 

    1.2 Принципы управления промышленным роботом. 

    Современные роботы функционируют на основе принципов обратной связи, подчинённого управления и иерархичности системы управления роботом.

    Иерархия  системы управления роботом подразумевает  деление системы управления на горизонтальные слои, управляющие общим поведением робота, расчётом необходимой траектории движения манипулятора, поведением отдельных его приводов, и слои, непосредственно осуществляющие управление двигателями приводов.

    Подчинённое управление служит для построения системы  управления приводом. Если необходимо построить систему управления приводом по положению (например, по углу поворота звена манипулятора), то система управления замыкается обратной связью по положению, а внутри системы управления по положению функционирует система управления по скорости со своей обратной связью по скорости, внутри которой существует контур управления по току со своей обратной связью.

    Современный робот оснащён не только обратными  связями по положению, скорости и ускорениям звеньев. При захвате деталей робот должен знать, удачно ли он захватил деталь. Если деталь хрупкая или её поверхность имеет высокую степень чистоты, строятся сложные системы с обратной связью по усилию, позволяющие роботу схватывать деталь, не повреждая её поверхность и не разрушая её.

    Управление  роботом может осуществляться как  человеком-оператором, так и системой управления промышленным предприятием, согласующими действия робота с готовностью заготовок и станков с числовым программным управлением к выполнению технологических операций. 

    1.3 Классификация систем управления движением инструмента. 

    Системы управления движением инструмента  робота подразделяются на цикловые, позиционные и контурные.

    Цикловая  система наиболее проста, так как  программируют обычно две позиции: начало и конец перемещения инструмента. В роботах с цикловым управлением широко используют пневмопривод.

    Позиционная система управления задает не только последовательность команд, но и положение  всех звеньев робота, ее используют для обеспечения сложных манипуляций с большим числом точек позиционирования. При этом траектория инструмента между отдельными точками не контролируется и может отклоняться от прямой, соединяющей эти точки. Однако завершение перемещения в каждой точке обеспечивается с заданной точностью. Систему называют однопозиционной, если она предусматривает остановку инструмента в конце каждого отдельного перемещения (в каждой точке). Такая система пригодна для контактной точечной сварки, для сборочных и транспортных операций.