Титенок А. В. - Основы робототехники: учебное пособие [2022, PDF, RUS]

Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Введение . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . . . .. . .. . .. . .. . .. . .. 7
Основные понятия. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Принятые термины и определения. . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . 9
Глава 1. Общие сведения о робототехнике. .. . ..... . .. .. . .. .. . . .. .. . . .. .. 10
1.1. Ретроспектива промышленных роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2. Этапы роботизации и поколения роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3. Классификация промышленных роботов . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . . 22
1.4. Перспектива робототехники . . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . . 25
1.5. Аналоги промышленных роботов. . .. .. . . .. ... . . ... .......... ........ 26
1.5.1. Автооператоры. . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. 26
1.5.2. Манипуляционные роботы с ручным управлением...................... 29
1.5.3. Сбалансированные манипуляторы. . . . ... . . . ... . . . ... . . . . 30
1.5.4. Краны с жестким подвесом груза . .. . . .. .. . . .. .. .... . ....... 31
1.5.5. Специальные манипуляторы .. .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . 31
1.6. Номенклатура основных показателей ПР . . . . .. . .. . .. . .. . .. . .. .. . 32
1. 7. Системы координат ориентации роботов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Контрольные вопросы к главе 1... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Глава 2. Структурные и кинематические схемы манипуляторов. .. . . .. .. 45
2.1. Степени подвижности и кинематические пары . .. . .. ..................... 45
2.2. Критерии сравнения кинематических схем. . .. .. . . .. .. . . .. ......... .. 46
2.3. Манипуляторы с двумя степенями подвижности. ..... . ..... ................. 50
2.4. Манипуляторы с тремя степенями подвижности . . . . . . . . . . ......... . . 54
2.5. Схемы ориентирующих устройств . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. .. 61
2.6. Дополнительные степени подвижности . .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . . 64
2.7. Модульные промышленные роботы. .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. 68
2.7.1. Принципы модульного построения оборудования .. .................. . 68
2. 7 .2. Модули промышленных роботов и их построение ..................... 71
2.7.3. Примеры модульных роботов. . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . ............. 77
Контрольные вопросы к главе 2... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Глава 3. Управление движениями: от человека - к роботу. .... .. .... .. .. .. 82
3.1. Руки человека и робота. .... .. .... .. .... .. .... ............................. 82
3.2. Общая схема УД человека . . .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . 85
3.2.1. Динамические уровни УД . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . ... 85
3.2.2. Тактический уровень УД. .. . .. . .. . .. . .. . ... . .. . .. . .. . .. .. ... 87
3.2.3. Стратегический уровень УД. ..... . ..... . ..... . ..... .. . .. .. . 87
3.3. Общая схема УД робота. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. 89
3.3.1. Исполнительная система робота.. . .. .. . . .. .. . . .. .. . . . . . .. 89
3.3.2. Управление и программирование роботов .. . . . . . . . . . ... 89
3.3.3. Обучение промышленных роботов. . .. . .. . .. . .. . . . .. . .. . .. 89
3.3.4. Цикловое управление . .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .. . . .. . 92
3.3.5. Управление от ЭВМ и интеллектные роботы ... ...... ......... 93
3.3.5.1. УД руки робота на основе сенсорной информации.. . ... 93
3.3.5.2. Техническое зрение ...... .... ... ... .. .... .. .. . ....... .. ... 93
3.3.5.3. Методы программирования . .. . .. . ... ..... . .. . . . .. .. 94
3.3.6. Направление развития робототехники ... . ..... . ..... . . ... 94
3.3.7. Многозвенные управляемые манипуляторы . .. . .. . .. . .. 95
3.3.8. Использование тактильной информации . .. . .. . .. . .. . .. . 98
3.3.8.1. Управление с тактильной обратной связью .. .................. 98
3.3.8.2. Управление с силовой обратной связью. .. . ... .............. 99
3.3.8.3. Анализ силовой информации . .. ... ... ... ... ... ... .... 100
3 .4. Зрение промышленных роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.4.1. Применение систем технического зрения .. .. .. . . .. ... . . 101
3.4.1.1. Обеспечение видимости объектов.. ... .. .. . . .. .............. .. 102
3.4.1.2. Обработка изображений
в реальном времени. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
3.4.1.3. Обеспечение достоверности распознавания ..................... 103
3.4.1.4. Адаптация к изменению класса
распознаваемых объектов .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
3.4.2. Структура системы технического зрения. ... . . .. .. . . .. .. 103
3.5. Языки программирования промышленных роботов. ... . .. . .. 105
Контрольные вопросы к главе 3 ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 107
Глава 4. Механизмы и элементы конструкций роботов . . . . . . . . 108
4.1. Механизмы промышленных роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 108
4.2. Приводные механизмы промышленных роботов..................... 109
4.2.1. Пневматический привод промышленных роботов... ............. 109
4.2.2. Гидравлический привод промышленных роботов.. .............. 117
4.2.3. Электрический привод промышленных роботов. . .. . ..... 122
4.2.4. Комбинированные приводы промышленных роботов . ........ 130
4.2.5. Микроприводы промышленных роботов.......................... 132
4.2.6. Техническая мышца - разновидность привода
роботов....... .. .... . .... . ... . . . . . ...... . ... ... ... ... ...... .. .... . 134
4.2.6.1. Мышцы человека. ... .. . .. . .. . ..... .......................... 134
4.2.6.2. Мышцы робота .. .. ..... . .. . .... . . .. . ...................... 135
4.2.7. Рекуперация энергии в приводах роботов . . .. .. . . .. .. .. 138
4.3. Механизмы передач промышленных роботов . .. . .. . .. . .. . .. .. 139
Контрольные вопросы к главе 4... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Глава 5. Несущие конструкции промышленных роботов. . . . .. . . .. .. . . .. .. 146
Контрольные вопросы к главе 5... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Глава 6. Рабочие органы промышленных роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6 .1. Технологические рабочие органы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.2. Рабочие органы для сборки и разборки изделий . . .. . .. . .. . . 151
6.3. Сварочные рабочие органы . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. .. ...... .. 152
6.4. Пневматическая очистка деталей машин ... . .. . .. . .. . .. ........... 154
6.5. Рабочие органы для обработки изделий. .. . .. . .. . .. . .. . .. . ... .. . 154
6.6. Рабочие органы для нанесения покрытий на изделия......... . . 154
6.7. Рабочие органъ1-дозаторы.. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. .. 155
6.8. Контрольно-измерительные рабочие органы .. . .. . .. . .. . .. .. 156
Контрольные вопросы ](главе 6. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 157
Глава 7. Процесс манипулирован:ия объектами ... . ..... . ..... . ..... . . ............ 158
7 .1. Классификация объектов манипулирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 8
7 .2. Требования к робототехническому комплексу . . . . . . . . . . . . . . . . 160
7.3. Концепция схвата - от человека к роботу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
7.3.1. Предмет берет человек. .. . . .. .. . . .. .. . . .. .... ..................... 162
7.3.2. Предмет берет робот.. .. . .. . .. . .. . . . ..... . ..... . ..... . ..... . .. 168
Контрольные вопросы ]( главе 7... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Глава 8. Захватывающие устройства промышленных роботов . . . . . . . . . . . . . 173
Контрольные вопросы ]( главе 8... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Глава 9. Роботизация производства. .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. .. 183
9 .1. Механическая обработка металлов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
9 .2. Кузнечно-прессовое производство . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
9.3. Литейное производство......................................................................... 185
9.4. Особенности роботизации сварочного производства............................... 194
9.5. Роботизация сборочных, окрасочных
и складских операций . . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .... . .. ... . .... 200
Контрольные вопросы к главе 9... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Глава 10. Безопасность труда операторов промышленных роботов...... 202
10.1. Промышленные роботы с позиции охраны труда. . .. . .. . .... 202
10.2. Требования безопасности к конструкциям роботов.... ..... 203
10.3. Организация безопасного роботизированного труда........ 207
10.4. Эксплуатационные требования к безопасности труда..... . 215
10.5. Рекомендации операторам промышленных роботов
по безопасности труда . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
10.6. Рекомендации операторам промышленных роботов
по электрической безопасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
10.7. Охрана труда в роботизированном производстве..... .. . . . .................. 230
Контрольные вопросы к главе 10. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Библиографический список . .. .. .... .. .... .. .... .. ....... " ...... " ...... " .... 235