Современная робототехника производство и использование роботов

Реферат

Объективной причиной возникновения и развития современной робототехники стала историческая необходимость гибкой автоматизации с исключением человека из непосредственного участия в машинном производстве и отсутствием для этого традиционных средств автоматизации.

Поэтому задачей робототехники наряду с созданием самих робототехнических средств является разработка систем и комплексов различного назначения на их основе. Системы и комплексы, автоматизированные роботами, обычно называют роботизированными системами. Робот-системы, в которых роботы выполняют основные технологические операции, называются робототехникой.

Как уже отмечалось, роботы, наряду с внедрением роботов на существующие производства, открывают широкие перспективы для создания принципиально новых технологических процессов, которые не предполагают очень обременительных ограничений за счет непосредственного участия человека. Под этим мы понимаем как действительно очень ограниченные физические возможности человека (с точки зрения сопротивляемости, скорости, точности, повторяемости и т.д.), так и необходимый комфорт условий труда (качество воздуха, отсутствие вредных внешних воздействий и т.д.).

Сегодня прямое участие человека в технологическом процессе зачастую является серьезным препятствием для дальнейшей интенсификации производства и создания соответствующих новых технологий.

Роботы наиболее широко используются в промышленности и особенно в машиностроении. Роботы, разработанные для этих целей, называются промышленными роботами (IR).

Роботы имеют столь же широкие перспективы в горнодобывающей, металлургической и нефтяной промышленности (обслуживание буровых установок, монтажные и ремонтные работы), строительстве (монтажные, отделочные и транспортные работы), легкой, пищевой и рыбной промышленности.

Помимо использования роботов в промышленности, они используются и в других отраслях народного хозяйства и в человеческой деятельности в целом: транспорт (в том числе изготовление ходовых машин), сельское хозяйство, медицина (протезирование, хирургия — стерильная, дистанционное управление, уход за больными и инвалидами), сфера услуг, разведка и изучение океана и космоса, работа в других экстремальных условиях (стихийные бедствия, аварии, военные действия), научные исследования.

Применение роботов не только приносит конкретный технико-экономический эффект, связанный с повышением производительности труда, изменением работы оборудования и качества продукции, но и является важным средством решения социальных проблем, позволяя освободить людей от тяжелого, опасного и монотонного труда.

14 стр., 6959 слов

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ (4)

... человеком, которые мы восторженно приписываем промышленным роботам, на самом деле Обычные свойства любых технических средств производства. Ленточный транспортер тоже заменяет человека, высвобождая его от тяжелого ручного труда, ... количество специального оборудования после нескольких лет или месяцев работы губительно для экономики. Поэтому высокоавтоматизированному «безлюдному» массовому производству ...

Одним из основных применений роботов, которое во многом определяет как проблемы, так и темпы развития современной робототехники в целом, является комплексная автоматизация производства, создание гибкого автоматизированного производства, особенно в машиностроении.

Роботы как универсальное, гибкое средство выполнения манипуляций являются важной частью таких отраслей промышленности.

История гибкой автоматизации началась в 1955 году с появления станков с ЧПУ. Именно этот тип автоматического технологического оборудования с быстро меняющимися рабочими программами является основой для создания гибкого, т.е. быстро конвертируемого, оборудования для производства новых изделий. Однако для реализации идеи гибкой автоматизации необходимо было выполнить ряд других условий. Это объясняет, почему первые станки с ЧПУ распространялись очень медленно.

В первые 10 лет их доля в общем объеме машин в технологически развитых странах не достигала 0,1%. Ситуация кардинально изменилась в 1970-х годах с появлением следующего по значимости компонента гибкой автоматизации — микропроцессорных систем управления, что позволило резко снизить стоимость систем ЧПУ и повысить их надежность.

Роботы, как еще одна обязательная составляющая гибкой автоматизации, появились, как уже говорилось, несколько раньше в отрасли.

В результате появились все необходимые компоненты для развития гибкого автоматизированного производства, а именно: технологическое оборудование с программным управлением, микропроцессоры как универсальное гибкое средство обработки информации и роботы как универсальное гибкое средство манипуляционных действий, необходимых для выполнения некоторых основных технологических операций (сборка, сварка, покраска и т.д.), а также многих вспомогательных операций при эксплуатации различного технологического оборудования.

Первые роботы появились в машиностроении и приборостроении, и до 80% мирового парка роботов сконцентрировано. Роботы, используемые в промышленности, назывались промышленными роботами (IR).

Они делятся на технологические операции, выполняющие основные технологические операции, и вспомогательные операции, выполняющие вспомогательные операции по обслуживанию основного технологического оборудования.

Технологические комплексы с такими роботами называются робото-робототехническими комплексами (РТК).

Термин «роботизированные системы» (RTS) относится к техническим системам любого назначения, в которых роботы выполняют основные функции.

Применение робототехники в промышленности с классификацией технологических комплексов разделено на следующие характеристики:

  • тип производственной единицы;
  • степенью изменения производства, связанного с использованием PR;
  • в соответствии с характером технологического процесса;
  • по типу и количеству используемого основного технологического оборудования;
  • Серия и ассортимент продукции;
  • по типу расположения технологического оборудования и PR;
  • по типу контроля;
  • с точки зрения человеческого участия.

По типам производственных единиц.

3 стр., 1159 слов

Основное технологическое оборудование машиностроительных производств

... производств Набор оборудования, используемого в машиностроительных производствах, не исчерпывается станками. При изготовлении изделий применяются различные виды подъемных устройств (краны, лебедки и т.д.), прессы, штампы, механические ножницы и другое оборудование. В ряде случаев оборудование объединяют в технологические ...

Классификационный знак

Особенно в атомной промышленности, не может быть никакого технологического оборудования, кроме PR, если основная операция выполняется PR, или, наоборот, не может быть никакого независимого PR, если последний совмещен с основным технологическим оборудованием.

Следующим большим типом является область процесса (TU)

Она выполняет несколько технологических операций в сочетании с технологическим оборудованием или организационным управлением. Эти операции могут быть одними и теми же или разными. Если различные операции технологически соединены последовательно, данный раздел представляет собой производственную линию (TL).

Технологическая область является совокупностью ТУ, но не может иметь его. Например, участок может состоять из нескольких технологических установок, обслуживаемых одним PR (стационарных с оборудованием вокруг PR или мобильных, передвигающихся по серии оборудования).

является мастерская, состоящая из нескольких земельных участков. Границей развития роботизированного производства является комплексное роботизированное предприятие.

В дополнение к технологическим ячейкам, секции и мастерские обычно включают в себя хранение, транспортировку (в том числе основанную на PR) и системы контроля качества продукции.

Классификация технологических комплексов в зависимости от степени производственных изменений, связанных с использованием PR.

Это изменение, вероятно, будет максимальным для новых производственных мощностей, основанных на новых технологиях, и минимальным для существующего производства, которое автоматизировано на основе серийного PR.

Классификация по типу технологического процесса

Он не претендует на полноту изложенного перечня типовых областей применения PR в машиностроении, характерных для современного состояния техники.

Классификация в соответствии с типом и количеством используемого в основном технологического оборудования.

Здесь определяются два основных варианта: PR, который выполняет основные технологические операции (сборка, сварка, покраска и т.д.), или вспомогательные роботы, которые управляют основным технологическим оборудованием.

Серийность и ассортимент продукции.

При этом они определяются объемом партий продукции, которые могут быть произведены без изменения комплекса, а номенклатура — шириной перечня видов (типов) продукции. Эти два показателя оказывают существенное влияние на эффективность PR. В частности, каждый технологический комплекс характеризуется предельными значениями этих параметров, за пределами которых комплекс экономически невыгоден, вплоть до целесообразности перехода от гибких комплексов к специальным автоматам (с большой серийной и узкой номенклатурой) или даже использования рабочих вместо PR (в противоположном предельном случае штучного производства).

22 стр., 10940 слов

Учет затрат и калькулирование себестоимости продукции

... и видам затрат, методику учета производственных затрат. В соответствии с поставленной целью были сформулированы основные задачи курсовой работы: исследовать теоретические и методологические аспекты учета затрат на производство продукции и калькулирования себестоимости продукции; рассмотреть классификацию методов учета затрат на производстве и действующую практику учета затрат ...

Приводятся основные (базовые) типы макетов. В простых линейных планировках оборудование располагается в один ряд (на одной линии), а в наиболее сложных объемных планировках — на нескольких этажах (уровнях).

Классификация по типу контроля

Она охватывает рассмотренные до настоящего времени централизованные, децентрализованные и комбинированные методы управления. Центральное управление осуществляется подразделением по управлению группами, в то время как децентрализованное подразделение по управлению осуществляется местными подразделениями по управлению, которые взаимосвязаны для взаимной координации.

Классификация в соответствии со степенью вовлеченности человека.

Существует два случая участия человека: когда человек непосредственно выполняет какие-то технологические операции (основные или вспомогательные) и когда он участвует в управлении комплексом.

В зависимости от типа выполняемых операций, все РТА можно разделить на 2 группы: контроль и технология. Инспекционные системы (скауты) часто оснащаются манипуляторами и другими приводами. Последние предназначены для очистки проходов, взятия проб, поиска и изъятия отдельных объектов, выполнения различных операций с использованием контроля основного технологического и другого оборудования, а также отдельных технологических операций со сменными инструментами. Технологические РТС предназначены для выполнения различных технологических операций, как правило, с помощью сменного рабочего инструмента, в том числе бульдозерных самосвалов, усиленных на шасси, захватов, сварочных машин и т.д.

Основным направлением развития данной технологии является создание автономных и дистанционно управляемых мобильных РТС с развитой сенсорной технологией, адаптивным и интеллектуальным управлением. Работы в этом направлении выполняют крупнейшие инжиниринговые компании, в том числе и «Дженерал Электрик»,

«Вестингхаус, Мартин Мариетта, Лодочный пилер, Дженерал Дайнэмикс».

«Сименс», «Мицубиси». Основной формой организации этих работ являются государственные (США, Япония, Франция, Англия) и международные программы и проекты.

Роботизированные системы сборки

Этот тип робототехнического комплекса, пожалуй, самый важный в силу своей значимости. На процессы сборки приходится до 40% себестоимости продукции в машиностроении и еще больше — в производстве оборудования — до 50-60%. В то же время степень автоматизации сборочных операций сегодня очень низкая из-за ограниченных возможностей, предоставляемых традиционной автоматизацией в виде специальных сборочных станков. Такие автоматы в основном используются в массовом производстве, в то время как в машиностроении, например, до 80% продукции производится серийно и мелкосерийно. Поэтому разработка гибких сборочных систем на основе PR является одним из основных направлений автоматизации процессов сборки.

11 стр., 5004 слов

Гидродинамическое оборудование для интенсификации технологических ...

... Грозном. Табл. 2. Ввод до 2020 г. установок, углубляющих нефтепереработку. 2. Применение гидродинамического оборудования для интенсификации технологических процессов нефтепереработки нефтепереработка гидродинамический оборудование интенсификация 2.1 Понятие и цели интенсификации Интенсификация производственных процессов ...

Сварка комплексов роботов.

Сварка является одной из областей, в которой PR широко используется. Среди многочисленных видов сварки PR используется в основном в точечной сварке сопротивлением, дуговой сварке и электронно-лучевой сварке. Контактная точечная сварка осуществляется путем нагрева электрическим импульсным током. Рабочими органами PR для выполнения такой операции являются сварочные пистолеты. Существуют сварочные пистолеты, в которых манипулятор заканчивается одним электродом, а второй является самосварным объектом.

Роботизированные комплексы для покрытия.

Промышленные роботы нашли применение в операциях нанесения различных покрытий: краска и лак, защита, армирование, герметизация и т.д.

Эти операции не только физически трудны для человека, но и вредны. В большинстве случаев при нанесении покрытий используются взрывчатые и легковоспламеняющиеся вещества.

Поэтому используемый в таких установках PR должен быть взрывозащищенным.

Использование промышленных роботов во вспомогательных операциях.

Одной из текущих задач робототехники является замена рабочих, выполняющих вспомогательные операции. Несмотря на то, что, как уже было сказано выше, стоимость автоматизации вспомогательных операций в 3-4 раза ниже, чем основных, их уровень автоматизации почти в два раза ниже. В результате сегодня около половины занятых в отрасли заняты на таких низкоприоритетных и не высококвалифицированных ручных работах. Технологические робототехнические комплексы (ТРК), в которых ТРК используются во вспомогательных операциях по обслуживанию основного технологического оборудования, а сами ТРК классифицируются в зависимости от типа основного технологического процесса или основного технологического оборудования, выполняющего этот процесс. Основными типами таких RTC являются механическая обработка, штамповка, прессовка пластмасс, горячая штамповка и ковка, литьевое прессование и внутренний транспорт.

Роботизированные технологические комплексы механической обработки

Одним из важных применений OL в операциях поддержки является техническое обслуживание станков. Здесь PR выполняет наиболее типичные вспомогательные операции по загрузке и разгрузке, т.е. настройке заготовки и снятию в конце операции обработки. Аналогичные операции выполняет PR при обслуживании других видов технологического оборудования. Существует также ряд других специальных вспомогательных операций, выполняемых PR, таких как смазывание пресс-формы, погружение деталей в жидкость, транспортировка между операциями, штабелирование и т.д.

15 стр., 7113 слов

Рождение и основные этапы развития робототехники

... понятия как "Робот", "Андроид", "Машина", "Механизм" и "Робототехника". Проследить историю развития роботов, рассмотреть основных ... роботов. Предметом робототехники является создание и применение роботов, других средств робототехники и основанных на них технических систем и комплексов различного назначения. Поэтому: Цель данного реферата: Рассмотреть развитие робототехники в соотношении с историей ...

Основное технологическое оборудование, используемое в обработке RTC — это токарные станки, сверлильные, фрезерные, зуборезные, шлифовальные станки и др.

Показан обрабатывающий цех, в котором все операции, включая операции по транспортировке и хранению, автоматизированы. Система управления включает в себя компьютер, устройство беспроводной связи и пульт дистанционного управления с устройством голосовой команды.

Роботизированные обрабатывающие комплексы холодной штамповки

Другой областью широкого применения PR является холодная штамповка листового металла. Это можно объяснить большим количеством травмированных работников (до 30%) и монотонным обслуживанием прессов, а также простотой обращения в PR этих компаний. Здесь, как и в случае с механической обработкой, используется промышленный робот, прежде всего, для погрузочно-разгрузочных операций: Загрузка прессов с исходным листовым материалом (подача листа в высекальный пресс) и разгрузка высекального пресса (снятие высекального пресса и укладка его в магазин).

Процесс изготовления деталей методом литья под давлением заключается в заливке определенного количества жидкого металла, взятого из печи через горловину в машину для литья под давлением, затем извлечении готовой отливки и подаче ее к остаткам затвора. Также необходимо смазывать и раздувать пресс-формы. Эффективность применения PR при обслуживании термопластавтоматов связана с тем, что при обслуживании их работников происходят значительные потери металла из-за неточности дозирования и распыления во время литья, а также простои оборудования и потери производительности из-за высокой усталости работника. В то же время условия труда не только трудные, но и вредные для здоровья.

Робототехника в нетехнических отраслях промышленности

Помимо машиностроения и приборостроения, робототехника все чаще используется в угольной и горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии, строительстве, легкой и пищевой промышленности и на транспорте. О важности развития робототехники в этих отраслях уже свидетельствует тот факт, что большая часть рабочей силы страны занята в этих отраслях, а уровень автоматизации ниже, чем в машиностроении.

Сегодня развитие робототехники в немеханической отрасли в основном происходит за счет использования опыта машиностроительной отрасли в использовании роботов в тех же или похожих операциях — для обслуживания основного технологического оборудования, погрузочно-разгрузочных операциях, таких основных операциях, как нанесение покрытий, сварка, монтажные и монтажные работы и т.д.

42 стр., 20593 слов

«Робототехника в школе как внеурочная деятельность учащихся ...

... общего образования: личностным, метапредметным, предметным. Внеурочная деятельность Образовательная робототехника в школе как внеурочная деятельность приобретает все ... школьников. Наша работа состоит из введения и трех глав. Во введении раскрывается актуальность данной темы, уровень её ... в коллективе сверстников, которые не просто являются товарищами по играм, но конкурентами в новой для учащихся ...

Экстремальная робототехника.

Одной из целей робототехники является выполнение различных видов работ в экстремальных условиях окружающей среды, которые либо опасны и вредны для человека, либо полностью исключают их присутствие. Соответствующая секция робототехники была названа «экстремальной робототехникой».

Экстремальные условия относятся как к чрезвычайным ситуациям, включая стихийные бедствия, так и к обычным экстремальным ситуациям, определяемым технологией производства.

С интенсификацией производства доля обоих постоянно растет. Особенно это касается атомной энергетики и промышленности, химии, металлургии, горнодобывающей промышленности, подводных работ, космических исследований и военного дела.

Экстремальные условия определяются, прежде всего, внешними условиями эксплуатации (излучение, сильные электромагнитные поля, экстремальные значения температуры, давления и т.д.).

Помимо внешних условий, экстремальные ситуации также характеризуются определенным перечнем конкретных работ, которые необходимо выполнить. Эти работы включают в себя сотни различных технологических операций. Наиболее важным типом технических систем, необходимых для выполнения перечисленных операций, являются роботизированные системы (RTS), которые отличаются многофункциональностью и гибкостью и позволяют быстро выполнять различные технологические операции. Кроме того, выполнение отдельных типовых технологических операций требует достаточно широкого спектра специальных технологических систем, с которыми РТС должна взаимодействовать.

Примерами таких специальных технических систем являются строительные, дорожно-строительные, транспортные, погрузочно-разгрузочные машины — экскаваторы, бульдозеры, краны и т.д., но в специальном исполнении, предназначенном для использования в экстремальных условиях окружающей среды.

Решение проблемы создания РТС для экстремальных условий связано со следующими особенностями:

  • сложность (крайность) внешних условий, часто в пределах современных технологий
  • сложность, разнообразие, уникальность (изменчивость) функций, подлежащих выполнению, что приводит к большой номенклатуре требуемых технических средств, как правило, с единообразным характером требований в данной методике
  • проблема, как с точки зрения потребителей, так и производителей необходимых технических средств.

Учитывая эти особенности, следующие принципы должны лежать в основе разработки экстремальных роботов.

Первый принцип — функциональная и конструктивная унификация технических средств на основе их модульной структуры.

Второй принцип заключается в согласованности требований, предъявляемых к рассматриваемым техническим средствам, и технических условий, с которыми эти средства должны взаимодействовать в условиях максимальной общей технической и экономической эффективности.

Важные дополнительные требования, которые должны предъявляться к экологическим устройствам для облегчения эксплуатации технического оборудования, предназначенного для работы в экстремальных условиях, направлены на обеспечение того, чтобы такие устройства выполняли следующие действия:

18 стр., 8870 слов

Учебное пособие: Технология производства строительных работ в ...

... формулы и указания по решению задач изучаемых в курсах «Технология возведения зданий и сооружений» и «Технология производства работ в экстремальных условиях». Кроме этого, предлагается набор различных типов ... видимость 28 метров. 1.21. Сделать заключение о возможности производства работ по строительству фермы в Челябинске в ноябре. Средняя температура наружного воздуха составляет –23 о С, ожидаемая ...

  • движение, даже при наличии разрушений и препятствий;
  • Выполнение различных манипуляционных операций с органами управления и контроля технологического оборудования;
  • демонтажные и ремонтные работы с этим оборудованием;
  • очищение и очистка от разрушений, очистка от загрязняющих веществ.

Заключение

Модульные роботы этого типа использовались в операциях по очистке Чернобыля. Эти роботы были доставлены на рабочие места вертолетами.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/sovremennaya-robototehnika-proizvodstvo-i-ispolzovanie-robotov/

  1. Р. Асфальт. Роботы и автоматизация производства. Перевод с английского M.Yu. Евстегнеева Б.И. Копылова, кандидат технических наук А.С. Чубукова. Москва. «Машиностроения». 1985 .
  2. Юревич Е.И. Основы робототехники. — 2-е изд., Переработка. И доп. — СПб.: BHVPsburg, 2007. — 416 ед.: Шлик.
  3. Янг Дж.Ф. Робототехника: по английскому/русскому языку. М.Б. Игнатьев. -L. : Инжиниринг. Ленинград. отдние, 1976 — 300 с., ил.
  4. Панфилов Ю.В. Оборудование для производства интегральных микросхем и промышленных роботов: Учкб. Для техникумов / Ю.В. Панфилов, В.Т. Рябов, Ю.Б. Цветков. -Москва: Радио и связь, 1985-320 с.: Шлик.
  5. Фу К., Гонзалес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с английского — М.: Мир, 1987.-624 с., шлик.
  6. Шурков В.Н. Основы автоматизации производственных и промышленных роботов. — М.: Машиностроения, 1987. — 240 с.
  7. Робототехнические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: альбом с диаграммами и чертежами: Учебник. Руководство по входным точкам/подам, опубликованное Ю.В.Ломоносова. — М.: Машиностроение, 1987. — 192 с.