В пособии рассматриваются основные методы и принципы проектирования промышленных роботов и их компонентов, излагаются вопросы аналитического исследования кинематики и динамики роботов, расчета следящих приводов степеней подвижности манипуляторов и методы экспериментального исследования роботов, вопросы проектирования роботизированных технологических комплексов и гибких производственных систем с применением промышленных роботов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В учебном пособии показан системный подход к постановке задачи и последовательность выполнения начальных этапов проектирования манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов. Значительное внимание уделено систематизации исходной информации для проектирования. Приведены основные компоновочные решения манипуляторов, модулей степеней подвижности, роботизированных комплексов и их элементов. Рассмотрены методы выбора вариантов схемных решений и расчета конструктивных параметров манипуляторов и приводов, обеспечивающих заданные характеристики робота, а также основные направления модернизации и унификации манипуляторов, их модулей и агрегатов.

Учебное пособие предназначено для, студентов технических вузов, обучающихся по специальности «Робототехнические системы». Оно может быть полезно студентам вузов робототехнических специализаций других специальностей, слушателям факультетов по переподготовке кадров по новым перспективным направлениям науки и техники и инженерно-техническим работникам, занимающимся вопросами расчета и конструирования роботов и робототехнических комплексов.

Изложенные в пособии методы расчета и конструирования могут быть использованы как при традиционном проектировании, так и при создании системы автоматизированного проектирования роботов. Многие этапы проектирования и расчеты достаточно формализованы, доведены до конкретных методик и могут решаться с помощью ЭВМ.

Авторы выражают благодарность рецензентам данной книги— коллективу кафедры «Промышленные роботы и робототехнические системы» Московского станкоинструментального института (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В. С. Кулешов) и д-ру техн. наук, проф. В. С. Медведеву (МВТУ им. Н. Э. Баумана).

ВВЕДЕНИЕ

Решениями XXVII съезда КПСС, а также Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986— 1990 годы и на период до 2000 года определены большие задачи в области автоматизации производства, повышения производительности и существенного сокращения доли ручного труда в промышленности и других отраслях народного хозяйства. Промышленные роботы и построенные на их основе роботизированные комплексы являются перспективным средством комплексной автоматизации производственных процессов. Применение роботов позволяет существенно повысить производительность труда, эффективность действующего и вновь проектируемого оборудования, а также избавить человека от монотонных, физически тяжелых и вредных для здоровья работ. Роботы могут перемещать объект манипулирования с заданной скоростью по сложным пространственным траекториям. Их можно легко перенастраивать и перепрограммировать. Благодаря этим свойствам роботы успешно используют для гибкой автоматизации процессов сварки, окраски, сборки, обслуживания в общем комплексе различного технологического и транспортного оборудования.

Сейчас в стране разработано и серийно выпускается несколько десятков моделей промышленных роботов различного назначения и грузоподъемности. Однако совершенствование и внедрение их в производство в значительной мере сдерживается отсутствием научно-методических основ проектирования самих роботов и роботизированных производств, являющихся сложными автоматическими системами. Часто создание роботов и роботизированных комплексов ведется по аналогии с отдельными существующими разработками без учета специфики автоматизируемого производства. Проектирование роботов и роботизированных комплексов— сложная задача, требующая обоснованного выбора объекта роботизации и всестороннего учета технических, экономических и социальных аспектов. В современной литературе по робототехнике преимущественно описываются роботизированные комплексы, схемные и конструктивные решения роботов, анализ их кинематики, динамики, точности позиционирования. Значительное внимание уделяется проблемам управления. Вопросы же методики и практики проектирования робототехнических систем освещены недостаточно, что осложняет работу студентов над курсовым и дипломным проектированием в этой области.

В данном учебном пособии на основе анализа отечественного и зарубежного опыта создания различных типов промышленных роботов и робототехнических комплексов показан системный подход к постановке задач.