Роботи

07.08.2015

Роботи

T «Штіль1; 1» 1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ

3. РОБОТ CKBOT

4. РОБОТИ AQUAJELLY І AIRJELLY

5. РОБОТ TETWALKER

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ

Робот (від чеськ. Robota) — автоматичний пристрій з антропоморфною дією, яка частково або повністю замінює людини при виконанні робіт в небезпечних для життя умовах або при відносній неприступності про'єкта.

Робот може управлятися оператором або працювати за заздалегідь складеній програмі. Використання роботів дозволяє полегшити або зовсім замінити людську працю на виробництві, в будівництві, при роботі з важкими вантажами, шкідливими матеріалами. а також в інших важких або небезпечних для людини умовах.

Промисловий робот — автономний пристрій, що складається з механічного маніпулятора і перепрограммируемой системи управління. що застосовується для переміщення об'єктів у просторі у різних виробничих процесах.

Промислові роботи є важливими компонентами автоматизовуваних гнучких виробничих систем (ГВС), які дозволяють збільшити продуктивність праці.

Побутові роботи

Одним з перших прикладів вдалої масової промислової реалізації побутових роботів стала механічна собачка AIBO корпорації Sony.

У вересні 2005 у вільний продажів вперше надійшли перші людиноподібні роботи «Вакамару» виробництва фірми Mitsubishi. Робот вартістю $ 15 тис. здатний дізнаватися особини, розуміти деякі фрази, давати довідки, виконувати деякі секретарські функції. стежити за приміщенням.

Все більшу популярність набирають роботи-прибиральники, за своєю суттю — автоматичні пилососи. здатні самостійно прибрати в квартирі і повернутися на місце для підзарядки без участі людини.

Винахідник Піт Редмонд (Pete Redmond) створив робота RuBot II, який може зібрати кубик Рубіка за 35 секунд.

Існує також напрямок моделізму, що має на увазі створення роботів. Зараз моделісти роблять як радіокерованих роботів, так і автономних. Проводяться змагання за кількома основними напрямками. Серед змагань автономних роботів варто згадати біг на швидкість по білої лінії, боротьбу сумо. робо-футбол.

Відомі комерційні моделі роботів

· Aibo

· ASIMO

· I-SOBOT

· REEM-B

· SCORBOT-ER 4u

· STAIR

· Twendy-One

· Wakamaru

2. ПРОМИСЛОВІ РОБОТИ

Історія

Поява верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК) призвело до створення програмованих маніпуляторів для різноманітних операцій із завантаження та розвантаження верстатів. У 1954 році американський інженер Д. Девол запатентував спосіб управління вантажно-розвантажувальних маніпулятором за допомогою змінних перфокарт. Разом з Д. Енгельберга у 1956 р. він організував першу в світі компанію з випуску промислових роботів. Її назва «Unimation» (Юнімейшн) є скороченням терміну «Універсальний Automation» (універсальна автоматика).

У 1962 році в США були створені перші промислові роботи «Юнімейт» і «Версатран». Їх схожість з людиною обмежувалося наявністю маніпулятора, який віддалено нагадує людську руку. Деякі з них працюють до цих пір, перевищивши 100 тисяч годин робочого ресурсу.

«Юнімейт» мав 5 ступенів рухливості з гідроприводом і двухпальцевое захватне пристрій з пневмоприводом. Переміщення об'єктів масою до 12 кг здійснювалося з точністю 1,25 мм. В якості системи управління використовувався программоносітель у вигляді кулачкового барабана з кроковим двигуном, розрахований на 200 команд управління, і кодові датчики положення. У режимі навчання оператор ставив послідовність точок, через які повинні пройти ланки маніпулятора протягом робочого циклу. Робот запам'ятовував координати точок і міг автоматично переміщатися від однієї точки до іншої в заданій послідовності. багато разів повторюючи робочий цикл. На операції розвантаження машини для ліття під тиском «Юнімейт» працював з продуктивністю 135 деталей за годину при шлюбі 2%, тоді як продуктивність ручної розвантаження становила 108 деталей за годину при шлюбі до 20%.

Робот «Версатран», який мав три ступені рухливості та керування від магнітної стрічки, міг у обпалювальне печі завантажувати і розвантажувати до 1200 розпечених цегли на годину. У тієї годину співвідношення витрат на електроніку і механіку у вартості робота здатність становило 75% і 25%, тому багато завдань управління вирішувалися за рахунок механіки. Зараз це співвідношення змінилося на протилежне, причому вартість електроніки продовжує знижуватися. Пропонуються незвичайні кінематичні схеми маніпуляторів. швидко розвиваються технологічні роботи, які виконують такі операції як високошвидкісні різання, забарвлення, зварювання. Поява в 70-х рр. мікропроцесорних систем управління і заміна спеціалізованих пристроїв управління на програмовані контролери дозволили знизити вартість роботів в три рази, зробивши рентабельним їх масове впровадження у промисловості. Цьому сприяли про'єктивні передумови розвитку промислового виробництва.

Функціональна схема промислового робота

У складі робота є механічна частина і система управління цією механічною частиною, яка у свою чергу отримує сигнали від сенсорної частини. Механічна частина робота ділиться на маніпуляційну систему і систему пересування.

Маніпулятор — це механізм для управління просторовим положенням знарядь і об'єктів праці.

Маніпулятори включають рухомі ланки двох типів:

· Ланки, що забезпечують поступальну ходу

· Ланки, що забезпечують кутові переміщення

Поєднання і взаємне розташування ланок визначає ступінь рухливості, а також область дії маніпуляційної системи робота.

Для забезпечення руху ланках можуть використовуватися електричний, гідравлічний або пневматичний привід.

Частина маніпуляторів (хоч і необов'язковою) є захватні пристрої. Найбільш універсальні захватні пристрої аналогічні руці людини — захоплення здійснюється за допомогою механічних «пальців». Для захоплення плоских предметів використовуються захватні пристрої з пневматичним присоском. Для захоплення ж безлічі однотипних деталей (що зазвичай і відбувається при застосуванні роботів в промисловості) застосовують спеціалізовані конструкції.

Замість захватних пристроїв маніпулятор може бути обладнань робочим інструментом. Це може бути пульверизатор, зварювальна головка, викрутка і т. д.

Система пересування. Усередині приміщень, на промислових об'зберігати використовуються пересування уздовж монорельсів, за підлоговій колії і т. д.

Для переміщення по похилих, вертикальних площинах використовуються аналогічні системи «крокуючим» конструкціям, альо з пневматичними присосками.

Управління

Управління буває декількох типів:

1. Програмне управління — найпростіший тип системи керування, використовується для управління маніпуляторами на промислових об'зберігати. У таких роботах відсутня сенсорна частина, всі дії жорстко фіксовані і регулярно повторюються. Для програмування таких роботів можуть можуть застосовуватися середовища програмування типу VxWorks / Eclipse або мови програмування наприклад Forth, Оберон, Компонентний Паскаль. Сі. В якості апаратного забезпечення зазвичай використовуються промислові комп'комп’ютери в мобільному виконанні PC/104 рідше MicroPC. Може відбуватися за допомогою ПК або програмованого логічного контролера.

2. Адаптивне управління — роботи з адаптивною системою керування оснащені сенсорною частиною. Сигнали. що передаються датчиками, аналізуються і залежно від результатів ухвалюється рішення про подальші дії, перехід до наступної стадії дій і т. д.

3. Засноване на методах штучного інтелекту.

4. Управління людиною (наприклад, дистанційне керування).

Сучасні роботи функціонують на основі принципів зворотного зв'язку, підлеглого управління і ієрархічності системи управління роботом.

Ієрархія системи управління роботом має на увазі ділення системи управління на горизонтальні шарі, що управляють загальною поведінкою робота, розрахунком необхідної траєкторії руху маніпулятора, поведінкою окремих його приводів, і шарі, що безпосередньо здійснюють управління двигунами приводів.

Підлегле управління

Підлегле управління служити для побудови системи управління приводом. Якщо необхідно побудувати систему управління приводом по положенню (наприклад, по куту повороту ланки маніпулятора), то система управління замикається зворотним зв'язком по положенню, а усередині системи управління по положенню функціонує система управління за швидкістю з своїм зворотним зв'язком за швидкістю, усередині якої існує контур управління по струму з своїм зворотним зв'язком.

Сучасний робот обладнань не тільки зворотними зв'обов’язками по положенню, швидкості і прискоренням ланок. При захопленні деталей робот винен знаті, чи вдало він захопив деталь. Якщо деталь кріхка або її поверхня має високий ступінь чистоти, будуються складні системи із зворотним зв'язком по зусиллю, що дозволяють роботові схоплювати деталь, не ушкоджуючи її поверхню і не руйнуючи її.

Управління роботом може здійснюватися як людиною-оператором, так і системою управління промисловим підприємством (ERP-системою), що погоджують дії робота з готовністю заготовок і верстатів з числовим програмним управлінням до виконання технологічних операцій.

Дії промислового робота

Серед найпоширеніших дій, скоєних промисловими роботами можна назвати наступні:

· Переміщення деталей і заготовок від верстата до верстата або від верстата до систем змінних палет;

· Зварка швів і точкова зварка;

· Фарбування;

· Виконання операцій різання з рухом інструменту по складній траєкторії.

Промисловий робот є пристроєм, що проводити якісь маніпулятивні функції, схожі з функціями руки людини.

Переваги використання

· Досить швидка окупність

· Виключення впливу людського фактору на конвеєрних виробництвах. а також при проведенні монотонних робіт, що вимагають високої точності;

· Підвищення точності виконання технологічних операцій і, як наслідок, поліпшення якості;

· Можливість використання технологічного обладнання в три зміни, 365 днів на рік;

· Раціональність використання виробничих приміщень;

· Виключення впливу шкідливих чинників на персонал на виробництвах з підвищеною небезпекою;

Якщо цього робота вдарити ногою, він розсиплеться на три частини. Далі ці частини оживуть і, повзаючи як гусениці, почнуть зближуватися. Через дуже пристойний годину трьом шматках бота нарешті вдається зістикуватися, після чого тієї встає на ноги, готовий до подальшої роботи

На виставці Wired NextFest 2008, що пройшла в кінці вересня — початку жовтня в Чикаго, був показань забавний робот ckBot, якого можна було б прийняти за художній проект з технічним ухилом. Але він-частина серйозної роботи, чиї плоди одного дня можуть стати в нагоді відразу в декількох прикладних областях.

Цікаво, що всі три частини робота ідентичні (кожна побудована з п'яті блоків, що володіють моторизованим зчленуванням, що допускає поворот деталей на 180 градусів). Це не заважає їм у потрібний момент визначитися, які з них стануть ногами, а яки — тулубом.

Американські інженери назвали це вміння «Самозбірка після вибуху» (Self-reassembly After Explosion), втім, уточнюючи, що «вибух» — це просто якесь сильне вплив, не важливо, який природи.

Побудував цю машину Марк Йім (Mark Yim), ат'юнкт-професор інженерії в університеті Пенсільванії (University of Pennsylvania) і його колеги з лабораторії модульних роботів (Modular Robotics Lab).

Як ви вже, напевно, здогадалися, кожен модуль ckBot володіє своїми «мізками», батарейкою, електромоторчіком і системами зв'язку.

Додамо лише, що між собою частини робота стикуються за допомогою магнітів. а шукають вони один одного завдяки вбудованим цифровим камерам і миготливим світлодіодним маяках. Крім того. у кожної частини є акселерометр для «почуття рівноваги» як при самостійному русі, так і в складі повного робота.

Легко уявити, що обладнань різними датчиками самозбирається робот стане в нагоді як військовим (для розвідки, наприклад), так і вченим (вивчення планет), або ремонтникам (проникнення на важкодоступні частини великих установок).

Що може при цьому робота «розкидати» — не цілком зрозуміло. Та й неважливо. Головне — розсипавшись, бот може повернути собі первісний вигляд. Щоправда, у нинішньому варіанті дроїда зарано випускати на справжнє поле бою, нехай спершу наб'є шишок (дивіться відео до кінця).

Логічно запитати: «Навіщо такі складнощі?» Справа в тому, що, за загальним задумом проекту, ckBot і йому подібні машини повинні збиратися з куди більшої кількості модулів. При цьому фігура, яку вони утворюють, залежить тільки від обраної програми, а таких всередині модулів може бути сховане чимало. Хочете — отримаєте «змію», бажаєте — «кішку» або «собаку».

Пам'ятайте змійку Рубіка (Rubik's Snake)? Тій же принцип, тільки все сама крутитися. Так що новий бот міг би стати класною іграшкою. Альо Марк бачить для нього інше поле діяльності.

Безперервно трансформований робот («самореконфігуріруемий» за визначенням творців) стані в нагоді там, де потрібно проявляти гнучкість в залежності від ситуації. Скажімо, у вузьку щілину може проповзти «змія», якусь механічну роботу краще доручити андроїду, а на велику відстань шлях котитися «колесо».

Так, ланцюжок блоків ckBot може замкнутися і, змінюючи форму вийшло обода, котитися зі швидкістю до 1,6 метра в секунду. Це найшвидший спосіб пересування для ckBot, встановили американські дослідники.

СkBot нагадав нам про цілу низку його ідеологічних попередників. Згадаймо, наприклад, робота з університету Корнелла (Cornell University).

Цей апарат міг не просто збиратися з абсолютно ідентичних шматочків, але і будувати свої копії. Правда, бот тієї стояв на місці, а чергові детальки для збірки його побратима йому треба було класти в строго певне місце.

Виходить, що група під керівництвом Йіма зуміла «звільнити» такого самосборщіка, надавши йому і його блокам не тільки здатність до переміщення, а й уміння знаходити один одного. Залишилося тільки навчитися робити такі блоки все більш «розумними» і потужними, і вперед — відпускайте фантазію на волю.

4. РОБОТИ AQUAJ ELLY І A IRJ ELLY

Природа не втомлюється дивувати нас красою своїх «технологічних» рішень — а ми не втомлюємося дивуватися. Не дивно, що вона раз у раз надихає дизайнерів та інженерів на ті, щоб, по можливості, не винаходити все з нуля, а скористатися її дарами. Так вчинили і розробникі «роботів-медуз», що підкорюють воду і повітря з фантастичною красою і грацією.

Таким шляхом пішли і розробникі компанії Festo, творці найцікавіших роботів — AquaJelly і AirJelly, що звернули свою увагу на найдавніших представників фауни, медуз. Зрозуміло, до цього включені найсучасніші технології, доступні людству.

AquaJelly, по суті, являє собою штучну медузу, яку приводити у рух електромотор і адаптивна механічна система. Вона складається з напівпрозорої півсфери і восьми щупалець, а центр її займає водонепроникна ємність, в якій укритий і двигун, і пара Li-Ion батарей, і сервоприводи.

За структурою своєї кожне щупальце повторює анатомію ріб'ячих плавників: воно «колишеться» під впливом перистальтичних сил у заповнюють її «судинах», і здійснює хвилеподібні рухи. Рух ж самої AquaJelly в тривимірному просторі забезпечує контрольоване переміщення центру її тяжкості. «Медуза» самостійно стежити за станом своїх акумуляторів і підтримує зв'зв’язок із зарядним пристроєм, при необхідності підзаряджаючи.

Зв'зв’язок підтримується і з іншими AquaJelly в межах доступності. Перебуваючи на поверхні води, робот використовує для комунікації економну радіозв'зв’язок — альо основний спосіб зв'язку під водою — це світло. Одинадцять інфрачервоних випромінювачів дозволяють «медуз» взаємодіяти на відстанях до 0,8 м. Це, звичайно, не дуже далеко, але все ж не дозволяє медузам стикатися один з одним.

У «доважок» на сенсори, що відстежує стан навколишнього водного середовища, AquaJelly несе набір датчиків. що стежать за її внутрішнім станом, а чутливий манометр дозволяє роботу «усвідомлювати» глибину свого занурення з точністю до декількох міліметрів.

Але ще більш цікава інша розробка інженерів з Festo — «повітряна медуза» AirJelly. Якщо AquaJelly відчуває у собі води, як риба, то AirJelly підкорює повітряне середовище, використовуючи схожі схеми. Звичайно, для цілей польоту цей робот використовує свій особливий «бульбашка», який заповнюється легким гелієм. В іншому він влаштований приблизно так само — хоча, на наш погляд, вражає ще більше свого водного побратима.

5. РОБОТ TETWALKER

TETwalker — це піраміда з шести стержнів, з'єднаних вузлами.

У кожному вузлі знаходиться електроніка і електродвигуни. здатні у широких межах змінювати довжину стрижнів.

Тому правильним є тетраедром даний робот є тільки перебуваючи у спокої. Зате коли робот хоче помандрувати, він змінює свою форму, так, що центр ваги виноситься за межу опори.

Тут же слід перекидання на бік. Але оскільки всі сторони машини абсолютно рівнозначні — ніякого «падіння» немає — так робот і рухається.

Кожен вузол у вершині піраміди може нести камери і сенсори, так що перед нами працюючий прототип робота для дослідження інших планет.

Його автори считают, що подібний спосіб пересування вигідний, так як цей робот принципово не може перекинутися на схилі.

Навіть якщо він скотиться у кратер, то спокійно продовжить роботу. А якщо стінки не надто круті — і зможе піднятися на гору. Чи треба говорити, що звичайний марсохід (з колесами ), якщо перевернеться на камені, то тут же і закінчує своє «виступ».

Проте, считают творці TETwalker, куди цікавіше буде, коли нанотехнології та мікромеханіка дозволять зменшити розміри такого тетраедра в десятки, а може і в сотні разів.

Всі технологічні передумови до такого радикального скорочення вже є або намічаються в найближчій перспективи.

І якщо кожен вузол такого робота доповнити стикувальним механізмом — міріади подібних машин зможуть формувати ту саму «живу амебу», який міняє форму в залежності від умів, а також загоює пробоїни.

Вона ж зможе автоматично збиратися в радіотелескоп або круглий планетохід типу «перекотиполе».

Мініатюрні і порівняно прості процесори таких модулів зможуть об'єднуватися в єдиний комп'ютер, можливо, схожий на нейронну мережу.

«Ми не жили б довго, якщо б наші тіла працювали, як сучасні космічні кораблі, — розповів глава проекту доктор Стівен Кертіс (Steven Curtis). — Коли у нас виникає травма. нові клітини замінюють пошкоджені. Подібним чином неушкоджені одиниці рою об'єднаються, продовжуючи виконання місії, незважаючи на значне пошкодження «.

Так, автори проекту пропонують називати такі кораблі-роботи роями, хоча, враховуючи, що його елементи будуть сполучені між собою, більше підійшло б визначення багатоклітинний організм.

Як би там не було, нинішній трикутний робот — наочний приклад, як може працювати одна клітина такого робота-рою.

Він не тільки ходів (якщо можна застосувати до нього таке слово ) за статтю лабораторії в центрі Годдарда, але вже встиг побувати на випробуваннях в Антарктиді.

У січні 2005 року машина не на науковій станції Макмердо (McMurdo), де умови багато в чому нагадують Марс.

Тест показавши, що деякі зміни поліпшать роботу робота. Наприклад, розміщення двигунів в середині розпірок, а не у вузлах, спростить конструкцію вузлів і збільшить їхню надійність.

Якщо цей проект буде трансформуватися до мікро-і наномасштабі, то телескопічні стержні можна буде замінити на згортають металеві стрічки або вуглецеві нанотрубки. що дозволить «клітинам» майбутньої єдиної машини стискатися майже до зіткнення вузлів, а отже, можна буде відправити на орбіту в одному запуску більша їх кількість.

Також в рамках даного проекту фахівці розвивають нове програмне забезпечення. що дозволяє трикутниках збиратися в «розумні» (до деякої міри) машини.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ru.wikipedia.org/wiki/Робот

ru.wikipedia.org/wiki/Промышленный Робот

www.prorobot.ru/

www.membrana.ru/articles/technic/2008/10/20/192500.html

www.popularmechanics.ru/part/?articleid=4182&rubricid=4

www.membrana.ru/articles/technic/2005/03/30/203400.html

Короткий опис статті: робота Історія розвитку напрямку моделізму. Відомі комерційні моделі роботів. Функціональна схема і основні дії промислового робота. Роботи AquaJelly і AirJelly. Програмне забезпечення, що дозволяє трикутниках збиратися в розумні машини.

Джерело: Роботи

Також ви можете прочитати