Современные технологии и информационные системы в промышленном производстве: промышленные роботы и робототехнические комплексы

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Волгоградский Государственный Технический Университет

Факультет подготовки инженерных кадров 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по предмету «Организация производства на предприятиях отрасли»

на тему «Современные технологии и информационные системы в промышленном производстве: промышленные роботы и робототехнические комплексы» 
 
 
 
 
 
 
 

                                                Выполнил: студент 

     гр. ЭУ – 36во Авдеева М.В.

     Проверил: доц. Юрова О.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Волгоград 2010

       Содержание 

Введение……………………………………………………………..….…………3

Ключевые  слова и глоссарий………………………………………....…………..4

1.История развития робототехники………………………………..….…………6

       1.2 Что же такое робототехника?...............................................................7

2. Основные  сведения о робототехнике………………………….…………… 10

3. Классификация роботов………………………………………………………13

4. Что  могут делать современные роботы?.........................................................14

5. Основные задачи………………………………………………….…………..19

             5.1 Манипуляции изделиями  и заготовками…………………………..19

             5.2 Обработка деталей и заготовок…………………………………….23

             5.3 Нанесение различных  составов на поверхность……..….………...28

       5.4 Чистовая обработка………………………………………………….29

       5.5 Испытания и контроль………………………………………………30

       5.6 Сборка……………………………………………………….………..31

       5.7 Монтаж печатных плат…………………………………….………..33

Заключение………………………………………………….……………………34

Список  использованной литературы……………………………………..…….35

 

        

Введение 

       Промышленная  робототехника является одним из новых направлений автоматизации  производственных процессов, начало развития, которого в нашей стране относится к последнему десятилетию. Комплексный подход к решению технико-экономических и социальных задач, связанных с внедрением их промышленных роботов (ПР), позволил высвободить около 2000 рабочих. В процессе создания, производства и внедрения ПР приходилось сталкиваться с решением ряда сложных научно-технических проблем. Получен большой, опыт по разработке робототехнических комплексов (РТК) и организации автоматизированного производства на базе ПР. Все эти вопросы, представляют, по нашему мнению, значительный интерес как для широкого круга специалистов, конструкторов и производственников различных отраслей, которые заняты в настоящее время работой по увеличению производства и широкому применению ПР во всех отраслях народного хозяйства, так и для всех специалистов, работающих в области автоматизации производственных процессов.

       Появление и развитие промышленных роботов, безусловно, явились одним из крупнейших достижений науки и техники последних  лет. Они позволили расширить фронт работ по автоматизации технологических и вспомогательных процессов, открыли широкие перспективы создания автоматических систем машин для гибкого, переналаживаемого производства

       Промышленные  роботы (ПР) оказались тем недостающим звеном, появление которого позволило решать задачи комплексной автоматизации на более высоком уровне, объединяя средства производства предприятия в единый автоматизированный комплекс.

 

        Ключевые слова и глоссарий

       Промышленный  робот – это автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и перепрограммируемой системы управления, которая применяется для перемещения объектов в пространстве и для выполнения различных производственных процессов.

       Манипулятор – это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда.

       Механическая  рука – общее, на бытовом уровне, название любого механизма, работающего по аналогии с человеком, но принципиально не являющееся живым организмом. Является абстрагируемым видением на цели автоматизации технологических процессов, в частности на широкое применение роботов для выполнения грубой, опасной для человека работы в промышленном производстве.

       Робототехнический комплекс – совокупность взаимодействующих роботов, обеспечивающих комплексную автоматизацию выполнения группы производственных операций. Робототехнический комплекс включает роботы различного назначения: транспортные (транспортировка заготовок, полуфабрикатов, готовых деталей, контрольных средств, инструментов, тары со стружкой); контрольные; для замены инструмента в магазинах или в обрабатывающих центрах; удаления стружки; загрузки обрабатывающих центров. 
                Экзоскелетон -  от греч. έξω — внешний и σκελετος — скелет) — устройство, предназначенное для увеличения мускульной силы человека за счёт внешнего каркаса. Экзоскелет повторяет биомеханику человека для пропорционального увеличения усилий при движениях. Экзоскелет может быть интегрирован в скафандр.

       Антропоморфизм – способность воспринимать извне те же сигналы что и человек.

       Робот от чешского слова robot– раб, машина с человекоподобным поведением.

       Андроид – роботы, внешне похожие на людей, имитирующие его движения.

       Нейрокибернетика – один из разделов кибернетики, связанный с изучением возможностей использования функций мозга для построению сложных управляющих систем.

 

        1. История развития робототехники

       История развития робототехники уходит в  далекое прошлое. Легенды о джине, человеке-исполине, волшебнике известны с незапамятных времен. Вот эти легенды и породили идею создания сказочного помощника человека, всемогущего, выполняющего любые его желания. А позже, с развитием технических отраслей знаний, таких как точная механика, электроника, техническая кибернетика и других, появились и помощники человека, названные роботами – это в технике. Помощники нужны были не только техническим специалистам, так, например, нужен был робот-интеллектуал, обладающий значительными умственными способностями, чем-то похожий на человека, заменяющий его во многом. Искусство не осталось в стороне, создав образ супермена, сверхчеловека.

       Надо  сказать, что деятельность людей  приводит к активному развитию науки  и техники, особенно заметному за последние 50-100 лет, и образ помощника  принимает все более реальный, интеллектуальный характер. Вот пример– компьютер – вошел в нашу жизнь недавно, а робот – супермен уже обладает способностями мышления на уровне ЭВМ и даже выше (например, робот-шахматист). Правда, об этом пишут в фантастических романах, которые, кстати сказать, не так уж далеки от реальной действительности, да и вообще, писателям-фантастам все труднее придумывать что-то, далеко выходящее за рамки нашего воображения и согласующееся с нашей современной жизнью.

       Кибернетика – наука об общих законах получения, хранения, передачи и преобразования информации в биологических, административных, социальных и технических сложных системах. Происходит от греческого слова Кибернетикос – искусство управлять. 

 

        1.2 Что же такое робототехника?

       Согласно  работе, опубликованной Моравеком из Карнеги-Меллона, полуторакилограммовый мозг человека может выполнять около 100 трлн. операций в секунду — суперкомпьютеры практически уже достигли этой цифры, а чипы для роботов, развиваясь по закону Мура, достигнут такой обрабатывающей мощности менее чем через 10 лет. К этому времени недостаточно умные роботы завоюют рынок и подготовят его для тотального взятия разумными роботами. "Чтобы быть полезным, роботу не нужны все возможности человеческого мозга, — пишет Моравек. — Умственных способностей рыбки гуппи примерно в 1000 млн. операций в секунду достаточно, чтобы мобильные бытовые роботы могли ориентироваться в незнакомом окружении, выполняя работу в сотнях тысяч производственных помещений, а со временем и в миллионах домов". Даже лишённые человеческого разума, роботы-андроиды займут главную часть мирового рынка.

       Впервые слово робот появилось из под пера писателя Карела Чапека, в 1920 году, он говорил о механических людях, называя их роботами. С тех пор роботами стали называть механические игрушки, они были похожи на людей и выполняли простые механические движения. Позже появились андроиды, они исполняли музыкальные мелодии, рисовали, передвигались, но использовались только в развлекательных целях. Известный писатель– фантаст Айзек Азимов в 1949 году написал о трех законах для робота, он должен защищать человека, выполнять его приказы и уметь самовосстанавливаться при поломке. Защищать – это значит, превосходить человека быть сильнее, быстрее реагировать на внешнюю информацию, обладать антропоморфизмом. И еще, робот должен обладать интеллектом, причем созданным искусственно, человеком.

       Робототехника, как наука, возникла в результате объединения специальных разделов знаний, она занимается созданием  технических систем (роботов), способных заменить человека в производственной и интеллектуальной сфере деятельности.

       К концу 60-х годов нашего века развитие науки и техники достигло значительных успехов, появилась техническая  кибернетика, различные автоматические системы управления, специальные разделы математики, бионика и многое другое. Все это дало возможность разработки сложных роботов, обладающих интеллектом, способностью адаптации к окружающей среде, самообучающихся.

       Создатели современных роботов как раз  и стремятся наделить робота всеми подобными качествами, используя для этого все имеющиеся достижения в разных областях науки, техники, используя различные технологии и последние достижения и идеи. Но, в конечном итоге, при построении робота, как сложной системы, основные идеи заимствованы от природы, а их реализация– дело рук современного человека и его достижений.

       Природа, да и сам человек, не изучена нами до конца, поэтому говорить о создании суперсовременного робота еще очень  рано, хотя нейрокибернетика предлагает совершенно удивительные решения некоторых проблем как раз с точки зрения естественных процессов. Основная задача нейрокибернетики – изучение нервной системы живых организмов для построения сложных технических систем, то есть искусственного интеллекта. Вот одна из задач, решаемых нейрокибернетикой – создание нейрокомпьютеров с необычной архитектурой, состоящей из нейронной сети, заменяющей процессор, память и прочее, объединяющей все функции перечисленных устройств электронной ЭВМ. Выигрыш – в скорости обработки информации совершенно недоступной современной цифровой ЭВМ. Говорят, что в 21 веке такие ЭВМ полностью заменят ныне действующие, что ж, подождем, а может, сами займемся разработкой таких систем 

 

        2. Основные сведения о робототехнике 

       Ближайшими  по назначению прототипами для ПР послужили автооператоры и механические руки, уже давно применяющиеся в промышленности, но не удовлетворяющие производственников по причинам их узкой специализации, плохой переналаживаемости, небольшого числа выполняемых функций и ограниченной (массовым и крупносерийным производством) области применения. Недостатки, присущие этим прототипам, в конструкциях ПР были в значительной степени устранены посредством увеличения их манипуляционных возможностей, снабжения собственной системой привода и системой программного управления. Благодаря этому созданные устройства приобрели качественно новые свойства: автономность в смысле невстроенности в технологическое оборудование и способность работать автоматически по заданной программе; универсальность, т. е. способность перемещать в пространстве объекты различного типа по сложным пространственным траекториям, сопрягаемость с достаточно большим количеством типов технологического оборудования и хорошую переналаживаемость на различные сменяющиеся виды работ.