Студопедия — ПРАКТИЧЕСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ПРАКТИЧЕСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА






6.1. СОЗДАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

Первые роботы, с которых началась современная робототехника, появились сразу после второй мировой войны. Дебют роботов-манипуляторов связан с началом ядерной эпохи. Первые манипуляторы назывались телеоператорами. Такие устройства позволяли оператору проводить на безопасном расстоянии такие работы, как перемещение радиоактивных веществ. В конце 40-х годов в Окриджской и Аргоннской национальных лабораториях были начаты исследовательские программы по созданию дистанционно управляемых механических манипуляторов для работы с радиоактивными материалами. Разрабатывались манипуляторы копирующего типа, предназначенные для точного воспроизведения движений руки и кисти человека-оператора. Первый автоматический электромеханический телеоператор разработан в 1947г. С его помощью оператор мог, глядя через прозрачный экран, работать с сосудами, наполненными радиоактивными материалами. Комната, где помещались исполнительные механические руки, была изолирована от внешнего пространства, а оператор находился в безопасной зоне. В систему входили задающий и копирующий манипуляторы. Задающий манипулятор приводился в движение человеком-оператором, при этом копирующий манипулятор воспроизводил с максимальной точностью все движения задающего. Этот первый манипулятор не обеспечивал никакой обратной связи по силе, вследствие чего операции типа вращения гаечного ключа или позиционирования предметов на поверхности были трудновыполнимы. В 1948 г. фирма General Electric разработала телеоператор (Handy Man), в котором силовая обратная связь обеспечивалась отработкой приводами задающего устройства сил, воздействующих на манипулятор. Оператор мог перемещать этим манипулятором тяжелые или опасные объекты, манипулируя маленьким рычажком. Информация с рычажка преобразовывалась в сигналы управления исполнительным механизмом. Благодаря силовой обратной связи оператор также воспринимал силы, воздействующие на схват.

Вскоре вслед за манипуляторами копирующего типа были разработаны более сложные системы, способные выполнять многократно повторяющиеся операции в автономном режиме.

Идея создания первого общепромышленного робота возникла в начале 50-х годов. Американский изобретатель Джордж Девол, наблюдая за работой квалифицированных рабочих, был поражен тем, что большую часть своего рабочего времени они тратят на операции типа "взял-установил". Он задался целью создать универсальную машину, которая могла бы выполнять широкий ассортимент вспомогательных операции, В 1960 г Джордж С. Девол сконструировал, а в 1961 г. получил патент на устройство, названное им «программируемое шарнирное устройство для переноски»-манипулятор, функционирование которого задавалось программой (следовательно, могло изменяться) в виде последовательности элементарных движений, определенных командами этой программы. Дальнейшее совершенствование Деволом совместно с Джозефом Ф. Энгелъбергером этого замысла привело к созданию первого промышленного робота, выпущенного в 1959 г. фирмой «Юнимейшн». Основная идея при создании этого устройства заключалась в совмещении манипулятора с компьютером, что позволило получить машину, которую можно было «обучать» автоматическому выполнению разнообразных работ. От специализированных автоматических машин эти роботы отличались возможностью смены выполняемых операций при изменении условий производственного процесса. Изменение выполняемых роботом операций осуществлялось путем относительно недорогого перепрограммирования и переоснащения пульта оператора. Эта разработка является одним из первых примеров робота, способного адаптироваться к неполностью определенной внешней обстановке, а к 1966 г. удалось изготовить (практически вручную) и внедрить в производство около 70 промышленных роботов.

Такая работа велась во многих странах, например в 1954 г. в Англии был выдан патент К. Кейварду на "программное транспортное устройство". Однако эта идея не получила материального воплощения. В 1966 г. норвежский изобретатель Оле Мулаг разработал и запатентовал первый окрасочный робот.

Цифровые управляющие устройства, используемые в роботах в настоящее время, появились сначала в станках с числовым программным управлением (ЧПУ). В 1953 г. Массачусетский технологический институт представил первый фрезерный станок с ЧПУ, разработанный при поддержке ВВС США. Информация о размерах обрабатываемой детали хранилась в цифровой форме на бумажной ленте, а оптический считыватель преобразовывал закодированную информацию в сигналы управления станком. Главная особенность новой технологии заключалась в том, что для обработки новой детали требовалось немногим больше действий, чем просто зарядить в станок новую перфоленту. Это событие ознаменовало рождение гибкой технологии, при которой оборудование просто перепрограммировалось для выполнения множества задач. Принципы цифрового управления и силового очувствления были сведены воедино Эрнстом в концепции «Механическая рука, управляемая от ЭВМ». Телеоператор, снабженный тактильными датчиками, выполнял задачу под управлением ЭВМ, обрабатывавшей информацию, поступавшую с этих датчиков.

Крупнейшие фирмы США «Юнимейшн» и «Американ машин энд Фаундри» разработали роботы «Юнимейт» и «Версатран». За ними рядами двинулись в производство когорты роботов: «Аутохэнд» и «Флексимен», «Праб», «Аутобот» и «Трансфербот», «Мобилити», «Трансива», «Минитрен» и т. д. и т. п. Предприниматели поняли, что использование робота сулит немалые прибыли. В одной из статей, посвященных появлению роботов на заводах США, в частности, говорилось: «В металлообрабатывающей промышленности появился новый тип производственного рабочего. Он не состоит в профсоюзе, не пьет кофе в обеденный перерыв, работает по двадцать четыре часа в сутки и не интересуется пособиями или пенсионной оплатой. Он осваивает новую работу за несколько минут и всегда выполняет ее хорошо. Он никогда не жалуется на жару, пыль и запахи и никогда не получает увечий на работе. Он - промышленный робот».

В 60-х годах стало очевидно, что гибкость программируемых роботов-этого нового мощного промышленного инструмента - может быть существенно повышена за счет использования средств очувствления. В начале 60-х годов Эрнст разработал управляемую с помощью компьютера механическую» руку с тактильными датчиками. Это устройство, названное МН-1, могло «осязать» блоки, с которыми оно работало, и использовало поступающую с датчиков информацию для управления захватным устройством, что позволяло укладывать блоки без помощи оператора. Система состояла из манипулятора АNL Model-8 с шестью степенями свободы, управляемого с помощью устройства обмена компьютером ТХ-0. Позднее эта исследовательская разработка стала частью проекта МАС, по которому в состав системы вводилась еще и телевизионная камера. В тот же период Томович и Бони разработали опытный образец охвата с датчиками, измеряющими давление при соприкосновении с объектом, по которому формировался сигнал обратной связи на мотор силового привода. Как только охват входил в контакт с объектом, с датчиков давления в компьютер поступала информация о размерах и весе объекта манипулирования. В 1963 г. фирма «Америкэн Мэшин энд Фаундри Компани» (АМР) начала выпуск промышленного робота VERSATRAN. В этомже году был начат ряд разработок промышленных роботов, таких,как эдинбургский и роэмптонский манипуляторы.

В 1966 г. Маккарти со своими коллегами в Лаборатории искусственного интеллекта Станфордского университета (SAIL) создал робот-манипулятор с визуальным (ТВ-камеры) и слуховым (микрофоны) очувствлением, который выполнял команды, подаваемые голосом. Ими была продемонстрирована система, которая воспринимала устные команды, «видела» разбросанные на столе блоки и манипулировала этими блоками в соответствии с полученными инструкциями. При помощи робота, оборудованного цифровой телекамерой и микроЭВМ, была решена головоломка по складыванию кубиков с разноцветными гранями в столбик. Дальнейшее развитие технического зрения было сделано Уичмэном.

В этот же период Пайпер провел исследования, касающиеся кинематики управляемого компьютером манипулятора, а Кан и Рот исследовали вопросы динамики и управления манипулятором с ограничениями. Последние применили релейное управление, обеспечивающее максимальное быстродействие.

Среди первых применений манипуляторов было использование механических исполнительных устройствна погружаемом аппарате при подводной прокладке силовых кабелей.

1969 г. фирма «Дженерал Электрик» закончила разработку экспериментальной шагающей платформы для вооруженных сил США - одну из наиболее необычных разработок в области робототехники. Создание этих манипуляторов положило начало ряду наиболее серьезных исследований в области робототехники. Этот этап современной робототехники был ознаменован созданием многих интересных конструкций, которые применялись для практических целей.

Одновременно промышленные роботы начали развиваться и в других странах, Ошеломляющий прогресс в области теоретической и практической робототехники был сделан в Японии. Первым роботом, примененным в Японии, был робот Versatran закупленный в 1967 г. автомобильной фирмой Toyota. Позже, в 1968 г. фирма Kawasaki Heavy Industries в сотрудничестве с Unimate (США) начал выпускать роботы. Робототехническому буму способствовала большая поддержка новой отрасли со стороны японского правительства, университетов, других отраслей промышленности, в результате чего Япония вышла на первое место в мире по использованию роботов и их продаже. Так фирма FANUC владеет более чем 55 % мирового рынка.

История развития робототехники в СССР с первых шагов была связана с именем академика И. И. Артоболевского. Основатель научной школы в теории машин и механизмов, он видел будущее робототехники и активно занимался разработкой наиболее актуальных проблем.

Во второй половине 50-х годов советская школа теории механизмов и машин начала заниматься проблемами роботов и манипуляторов. В марте 1958 года на Втором всесоюзном совещании по основным проблемам теории механизмов и машин выдающийся советский ученый И. Артоболевский поставил проблему стыковки науки о механизмах и кибернетики. Он указал на работы по созданию биоэлектрической системы управления механической рукой, которые были выполнены коллективом ученых Института машиноведения.

В июле 1965 года в Москве был созван первый симпозиум по теории и принципам устройства манипуляторов. Симпозиум открывался докладом А. Кобринского и Ю. Степанова, освещающим основные проблемы теории манипуляторов. В 60-х годах практические модели подобных устройств разрабатывали многие специалисты нашей страны.

В 1968 г. сотрудники ЦНИИ робототехники и технической кибернетики в Ленинградском политехническом институте при участии ученых Ленинградского института авиационного приборостроения и Института океанологии АН СССР разработали подводный автоматический манипулятор с управлением от ЭВМ.

В 1968 г. был образован Научныйсовет АН СССР потеории и принципам устройства роботов и манипуляторов Руководителями первых разработок в области промышленной робототехники были П. Н. Белянин, Я. А. Шифрин, Б. Н. Сурнин, Г. Н. Рапопорт. В 1971 г. началось серийное производство первых отечественных промышленных роботов УМ-1 созданных под руководством П. Белянина и Б. Роди-на, применяемых на предприятиях нашей страны.

В это же время были начаты работы по созданию промышленных роботов числовым программным управлением (ЧПУ): робот «Универсал-50» под руководством Б. Сурина, а также робот УПК-1 под руководством В. Аксенова.

Большой вклад в разработку проблем робототехники внесли Д. Е. Охоцимский, Е. П. Попов, Ю. Г. Козырев и другие ученые и специалисты.

В 1976-1982 годах в промышленность нашей страны было внедрено около 10 тысяч отечественных автоматических манипуляторов. К 1990 г. народное хозяйство получило еще 40-45 тысяч промышленных роботов. Поих количеству наша страна занимала второе место в мире после Японии.

6.2. КРАТКИЙ ОБЗОР ИСТОРИИ ПРОМЫШЛЕННОЙ РОБОТОТЕХНИКИ

1. В 1920 г. в пьесе «Р. У. Р.» чешского писателя Карела Чапека появилось новое слово «робот».

2. Айзек Азимов написал ряд рассказов о роботах. В 1950 г. они были сведены в книгу «Я, Робот» - сборник из десяти рассказов. Его «Три закона робототехники», разработанные в 1942 г., гласили:

(а) Робот не может нанести вред человеку,или через бездействие допустить нанесение вреда человеку.

(б) Робот должен подчиняться приказам, отдаваемым человеком, если их выполнение не влечет нарушения первого закона.

(в) Робот должен защищать свое собственное существование, если действия, связанные с этим, не противоречат первому и второму законам.

3. В 1954 г. Джордж Девол (США) подал заявку на патент на программируемое устройство для переноски предметов, или манипулятор.

4. В 1958 г. Девол продал лицензию фирмам Manning, Maxwell и др. Предварительное техническое задание было разработано для робота фирмы Unimate.

5. В 1958 г. фирма АМF (США) начала НИОКР по созданию робота Versatran (versatile transfer-программируемая переноска объектов).

6. В 1962 г. АМР выпустила устройства для переноски объектов по непрерывной траектории (Моdel 102) и из точки в точку (Моdel 212). Unimate подготовила образец робота Маrk 1 для натурных испытаний.

7. В 1965 г. АМР продала лицензию двум европейским фирмам и начала разработку робототехнической системы Versatran.

8. В СССР разработан мобильный радиоуправляемый робот «Луна - 9», который успешно выполнил задание по исследованию поверхности Луны.

9. В 1966 г. фирмой Versatran выпущен робот с цикловым управлением Моdel 301.

10. В 1966 г. в СССР Институтом ЭНИКМАШ (Воронеж) разработан робот для укладки железных листов.

11. В 1967 г. фирма Unimate выпустила робот Маrк II, 2000, при разработке которого использовался опыт эксплуатации семидесяти установленных на промышленных предприятиях роботов Магк II, 1900. Япония импортировала первый робот Versatran фирмы АМF, использованный на операциях покраски.

12. Организован Научный Совет АН СССР по роботам и манипуляторам. Председатели - академики И.И. Артоболевский и Е.П. Попов.

13. В 1968 г. ЦИИРТК и Институт Океанологии АН СССР создали подводный автоматический манипулятор под руководством B.C. Ястребова.

14. В 1968 г. фирма AMF Versatran (США) выпустила цикловой робот Model 302. В Японии созданы две модели роботов с сервоприводами и импортирован первый робот фирмы Unimate.

15. В 1969 г. первый робот фирмы Unimate начал работу на автомобильном заводе Nissan (Япония).

16. В 1970 г. фирма Unimate (США) выпустила первый промышленный робот с шестью степенями подвижности с контурным управлением.

17. В 1970 г. образована фирма AMF Japan Ltd. (Япония). К этому времени на японских предприятиях были размещены и функционировали 26 роботов.

18. В 1970 г. в СССР изготовлен робот с числовым программным управлением «Универсал - 50», начато его серийное производство под руководством Б.Н.Сурнина.

19. В 1971 г. создана Японская ассоциация промышленной робототехники (JIRA).

20. В 1972 г. фирмой IBM (США) разработан робот модели 7565, работающий в декартовой системе координат.

21. В 1972 г. в СССР содан и запущен в серийное производство робот УПК - 1.

22. В 1973 г. фирмой Hayes-Dana (Канада) при поддержке канадского правительства созданы три образца промышленных роботов.

23. В 1973 г. в СССР разработан робот «Универсал -5»

24. В 1974 г. фирма ASEA разработала электромеханический промышленный робот.

25. В 1975 г. в СССР разработан робот «Циклон -ЗБ»,«Универсал - 15» рук. Б.Н. Сурнин.

26. В 1976 г. в Новочеркасском политехническом институте В. Т. Загороднюком разработаны принципы построения подземного мобильного робота с лазерным каналом управления для бурения шпуров.

27. В 1976 г. на рынке промышленных роботов появилась продукция фирмы Cincinnati Milacron.

28. К 1977 г. в СССР разработано около 80 моделей отечественных роботов.

29. В 1978 г. фирма Unimate получилазаказ от корпорации General Motors на разработку программируемого универсального сборочного робота PUMA.

30. В 1980 г. появились фирмы Automatrix inc. и Суpotech, которая была совместным предприятием фирм Ransburg и Renault (Франция).

31. К 1980 г. в СССР разработано свыше 100 моделей отечественных роботов.

32. В 1982 г. фирмы США General Electric, Volkswagen и Hitachi (Япония) подписали соглашение о продаже роботов на рынке США.

33. В 1982 г. между странами СЭВ заключено Генеральное соглашение по коперации и специализации в сфере создания промышленных роботов.

34. В 1982 г. фирма Cincinnati Milacron выпустилана рынок промышленного оборудования знаменитые роботы серии Т.

35. В 1982 г. General Motors и FANUC (Япония) подписали соглашение о выпуске роботов в США.

36. В 1982 г. фирму Unimation поглотила фирма Westing-house.

37. К 1992 г. в СССР парк роботов составлял около 100 тыс. штук,занимая второе место после Японии.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 1019. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

ТЕХНИКА ПОСЕВА, МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР И КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА БАКТЕРИЙ Цель занятия. Освоить технику посева микроорганизмов на плотные и жидкие питательные среды и методы выделения чис­тых бактериальных культур. Ознакомить студентов с основными культуральными характеристиками микроорганизмов и методами определения...

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДЫ, ВОЗДУХА И ПОЧВЫ Цель занятия.Ознакомить студентов с основными методами и показателями...

Меры безопасности при обращении с оружием и боеприпасами 64. Получение (сдача) оружия и боеприпасов для проведения стрельб осуществляется в установленном порядке[1]. 65. Безопасность при проведении стрельб обеспечивается...

Дренирование желчных протоков Показаниями к дренированию желчных протоков являются декомпрессия на фоне внутрипротоковой гипертензии, интраоперационная холангиография, контроль за динамикой восстановления пассажа желчи в 12-перстную кишку...

Деятельность сестер милосердия общин Красного Креста ярко проявилась в период Тритоны – интервалы, в которых содержится три тона. К тритонам относятся увеличенная кварта (ув.4) и уменьшенная квинта (ум.5). Их можно построить на ступенях натурального и гармонического мажора и минора.  ...

Понятие о синдроме нарушения бронхиальной проходимости и его клинические проявления Синдром нарушения бронхиальной проходимости (бронхообструктивный синдром) – это патологическое состояние...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия