Адаптивные робототехнические комплексы

Адаптивные робототехнические комплексы

Адаптивные робототехнические комплексы

Тимофеев Адиль Васильевич

Ленинград, Машиностроение, 1988, 332 с.

 

В книге изложены принципы, методы и средства конструирования адаптивных робототехнических комплексов (РТК). Рассмотрены вопросы гибкого программирования и адаптивного управления РТК. Описаны различные типы манипуляционных и транспортных роботов, станков и обрабатывающих центров с микропроцессорными системами адаптивного управления. Рассмотрены особенности систем адаптивного контроля и перспективы применения в машиностроении систем искусственного интеллекта. Приведены примеры адаптивных РТК для механической обработки, сварки и сборки, используемых в составе гибких автоматизированных производств.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой, проектированием и созданием автоматизированных производств на базе РТК.

 

Оглавление

Предисловие

Глава 1. Общая концепция и принципы построения адаптивных РТК

    1.1. Гибкая автоматизация и интеграция производства

    1.2. Структура и роль робототехнических комплексов в гибком автоматическом производстве

    1.3. Эволюция роботов и РТК

    1.4. Этапы и тенденции развития гибких автоматических производств

    1.5. Проблемы и принципы построения адаптивных РТК с элементами искусственного интеллекта

Глава 2. Гибкое программирование РТК

    2.1. Принципы и средства гибкого программирования

    2.2. Формализация задачи построения и оптимизации программных движений роботов

    2.3. Алгоритмы определения положения исполнительных механизмов и рабочих органов

    2.4. Метод кинематического синтеза программных траекторий

    2.5. Скоростные алгоритмы программирования траекторий

    2.6. Гибкие алгоритмы параметрического синтеза и оптимизации программных движений

Глава 3. Адаптивное программное управление РТК

    3.1. Цели и задачи адаптивного программного управления

    3.2. Анализ влияния возмущений и неопределенностей на качество программного управления

    3.3. Идентификационный подход к адаптивному программному управлению

    3.4. Концепция алгоритмического конструирования адаптивных систем программного управления

    3.5. Непрерывные алгоритмы самонастройки

    3.6. Рекуррентные алгоритмы адаптации

    3.7. Оптимизация и акселеризация алгоритмов адаптации

    3.8. Методы и режимы адаптивного программного управления

    3.9. Автоматизация проектирования адаптивных систем программного управления

    3.10. Принципы построения и архитектура мультимикропроцессорных систем адаптивного программного управления

Глава 4. Станки с адаптивным программным управлением

    4.1. Эволюция принципов и систем управления стайками

    4.2. Автоматизация программирования станков

    4.3. Системы адаптивного программного управления и диагностики станков

    4.4. Примеры адаптивных станков

    4.5. Концепция и перспективы развития интеллектуальных станков

Глава 5. Манипуляционные роботы с адаптивным управлением

    5.1. Сравнительный анализ систем программного и адаптивного управления

    5.2. Алгоритмический синтез адаптивных систем контурного и позиционного управления

    5.3. Программное обеспечение и цифровое моделирование адаптивного управления манипулятором

    5.4. Адаптивное управление роботом с шаговыми двигателями

    5.5. Адаптивное управление роботами с двигателями постоянного тока

    5.6. Сварочные роботы с адаптивным контурным управлением

    5.7. Сборочные центры и роботы с адаптивным управлением

    5.8. Адаптивные роботы для прецизионной микросварки

Глава 6. Адаптивные транспортные средства

    6.1. Задачи и средства автоматической транспортировки грузов

    6.2. Транспортные роботы с самонаведением на трассу

    6.3. Транспортные роботы с адаптивным управлением

    6.4. Адаптивные манипуляционно-транспортные роботы с элементами искусственного интеллекта

    6.5. Роботизированный конвейерный транспорт с автоматическим распознаванием и адресованием грузов

Глава 7. Робототехнические системы искусственного интеллекта

    7.1. Элементы интеллекта РТК

    7.2. Интеллектуальное программирование и интеллектуальный интерфейс

    7.3. Язык предикатов и адаптивный поиск логического вывода

    7.4. Автоматическое формирование понятий и аксиоматическое представление знаний

    7.5. Адаптивные решающие правила и фреймы

    7.6. Логический анализ и распознавание сцен

    7.7. Системы искусственного зрения и распознавания в адаптивных робототехнических комплексах

Глава 8. Системы адаптивного контроля и измерительные роботы

    8.1. Цели и задачи адаптивного контроля

    8.2. Встроенные системы адаптивного контроля для механической обработки

    8.3. Измерительные машины и роботы

    8.4. Режимы работы измерительных роботов и задачи управления

    8.5. Адаптивное управление координатными измерениями

    8.6. Мультимикропроцессорная реализация и моделирование адаптивного управления измерительным роботом

Глава 9. Перспективы развития адаптивных РТК

    9.1. Адаптивные РТК для гибких автоматических производств

    9.2. Основные направления развития адаптивных РТК

Список литературы

 

 

Предисловие, краткое описание

Ускорение научно-технического прогресса на современном этапе немыслимо без комплексной автоматизации производства. Быстрое развитие этого направления является одним из определяющих факторов интенсификации экономики. Оно позволяет кардинально повысить производительность труда, технологический уровень и эффективность производства.

Важную роль играет комплексная автоматизация в условиях социалистической экономики. Она является одним из пяти приоритетных направлений «Комплексной программы научно-технического прогресса стран — членов СЭВ до 2000 года» (М., «Правда», 1985). Основными задачами этого направления являются разработка и внедрение гибких автоматизированных производственных систем различного назначения на базе роботов, автоматизированного технологического оборудования, контрольно-измерительных и диагностических средств и транспортно-складских систем с общим управлением от ЭВМ, а также интеграция этих систем с системами автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства с целью создания автоматических цехов и заводов, быстро перестраиваемых на выпуск новой продукции.

Эффективным средством решения многих задач комплексной автоматизации являются робототехнические комплексы (РТК), работающие по принципу гибкой «безлюдной» технологии под управлением ЭВМ. Переход от изолированного использования отдельных роботов, станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и другого автоматизированного оборудования к РТК позволяет резко сократить время переналадки производства на выпуск новой продукции, высвободить обслуживающий персонал и обеспечить круглосуточную эксплуатацию оборудования.

Главное отличие РТК от автоматических линии, традиционно используемых в массовом производстве, заключается в их гибкости, т. е. в способности быстро перестраиваться на выполнение новых технологических операций или изменение их последовательности за счет изменения управляющих программ. Поэтому РТК и создаваемые на их основе гибкие автоматизированные производственные системы находят все более широкое применение в серийном производстве, доля которого в промышленности составляет 80 %.

В настоящее время для гибкой автоматизации производства в основном используются РТК первого поколения с программным управлением от ЭВМ. Автоматизация технологических операций в них обеспечивается системами ЧПУ роботов и оборудования. Однако возможности систем ЧПУ принципиально ограничены. Они могут обеспечить автоматическое функционирование РТК только в строго определенных и неизменных условиях, организация которых требует значительных затрат.

Существенное расширение функциональных возможностей РТК достигается за счет введения в его систему управления элементов адаптации и искусственного интеллекта. Такие РТК с адаптивным управлением могут автоматически приспосабливаться к непредсказуемым изменениям производственной обстановки и условий эксплуатации. Они принципиально отличаются от РТК первого поколения мощным информационным и программным обеспечением, позволяющим системе управления планировать технологические операции и принимать оптимальные решения, воспринимать и оперативно реагировать на изменения в рабочей зоне, анализировать обстановку и распознавать объекты, программировать работу оборудования и корректировать управляющие программы, диагностировать неисправности и предотвращать аварийные ситуации.

Адаптивные РТК автоматизируют широкий класс технологических операций, связанных не только с физическим, но и с умственным трудом. Необходимость в адаптации возникает при механической обработке, сварке, окраске, сборке, контроле и многих других операциях. В связи с этим адаптивные РТК второго поколения являются эффективным средством комплексной автоматизации. Они особенно перспективны в условиях многономенклатурного серийного, мелкосерийного и даже единичного производства.

На пути создания и совершенствования адаптивных РТК возникает много научно-технических проблем, связанных с разработкой теоретических основ адаптивного управления и искусственного интеллекта, созданием широкой номенклатуры датчиков внешней и внутренней информации и микропроцессорных систем для обработки этой информации и аппаратно-программной реализации адаптивного управления. Все эти проблемы рассматриваются в книге в их естественной взаимосвязи с учетом накопленного отечественного и зарубежного опыта.

Цель книги заключается в систематизации методов и средств адаптивного управления РТК» описании современного состояния и перспектив развития адаптивных РТК для комплексной автоматизации производства.

В гл. 1 рассматривается концепция и общие принципы построения адаптивных РТК. Гл. 2 посвящена методам и алгоритмам гибкого программирования оборудования РТК. В гл. 3 излагаются теоретические основы алгоритмического конструирования систем адаптивного программного управления РТК, включая вопросы автоматизации проектирования и мультимикропроцессорной реализации. Гл. 4—6 посвящены методам и средствам адаптивного программного управления станками, манипуляционными роботами и транспортными средствами. В гл. 7, 8 описаны робототехнические системы искусственного интеллекта и адаптивного контроля. В гл. 9 рассматриваются состояние и перспективы развития адаптивных РТК для автоматизации производства.

Создание гибких автоматических производственных систем на базе адаптивных РТК и их широкое внедрение в народное хозяйство открывает принципиально новые пути интенсификации и повышения эффективности производства. Это направление комплексной автоматизации приведет в ближайшие годы к резкому увеличению производительности оборудования, сокращению ручного труда, повышению качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции. Достижение намеченных рубежей в области автоматизации проектирования и управления производством позволит существенно сократить сроки технологической подготовки интегрированного производства при переходе на выпуск новой продукции.


Скачать книгу:
Адаптивные робототехнические комплексы — Тимофеев А. В.