Лекции 1 - Основи на роботиката - StudIzba
Основи на роботиката. Устройство робот
1. Задачи и история на роботиката, основни предпоставки за приложение.
2. Основни термини и определения
3. Поколения индустриални роботи
4. Състав и режими на работа на роботи
Цели и история на роботиката, основни предпоставки за приложение. Съвременната роботика възникна от синтеза на механиката и кибернетиката и даде тласък на нова посока в тяхното развитие. За механиката се оказа, че това е свързано с многозвенни механизми като манипулатори, а за кибернетиката - с интелигентен контрол, който е необходим за последното поколение роботи с изкуствен интелект.
По този начин задачата на роботиката е разработването и синтеза на механика и кибернетика с цел създаване и използване на роботи и роботизирани системи, базирани на тяхното използване за различни цели.
Ролята на роботите в такива системи и комплекси може да бъде различна - от основната, когато роботите изпълняват основните функции, до спомагателната, когато роботите обслужват основното или спомагателното оборудване, изпълняващо тези функции. Обикновено се наричат системи и комплекси, автоматизирани с помощта на роботи роботизиран. Извикват се роботизирани системи и комплекси, в които роботите изпълняват основни функции роботизиран.
Произходът на думата "робот" има славянски корени. За първи път през 1920 г. той е представен от известния чешки писател К. Чапек във фантастичната му пиеса „R. U. R. " („Универсалните роботи на Rossum“), където се появиха механични работници, предназначени да заменят хората при тежък физически труд. Чешката дума „robota“ означава тежък обвързан труд.
Американският писател А. Азимов в цикъла от истории „Аз съм робот“ имаше същия подход с оглед на това какво трябва да бъде устройство, наречено „робот“.
Заблудата на тяхното виждане се криеше във факта, че и Чапек, и Азимов представиха робота като копие на човек, което е присъщо за изпълнението на ненужни функции, които не са необходими за изпълнението на конкретни задачи.
Терминът „индустриален робот“ се появява през 70-те години.
Първите роботи са произведени от AMF през 1962 г. в САЩ, след това през: 1966 г. в СССР (ENIKMASH); 1967 г. във Великобритания; 1968 г. в Швеция и Япония; 1971 г. във Федерална република Германия; 1972 г. във Франция; 1973 г. в Италия.
Тези роботи са устройства, които извършват някои действия според дадена програма и нямат конкретна цел и едва през 1971 г. се появяват първите „модерни“ индустриални роботи - индустриални роботи (PR) и автоматизирани на тяхна основа технологични комплекси - роботизирани технологични комплекси (RTK). PR съставляват 90% от целия парк от роботи в света.
Една от основните причини за създаването на PR по целия свят е спестяването на разходи, но в СССР, според данните за 1988 г., периодът на изплащане на PR в Минавтопром е бил 38 години, а в Минтяжмаш - 196 години. През 1985 г. в СССР в производството бяха въведени около 600 PR с обща стойност 10 милиона рубли, а ефективността на тяхното използване беше само 0,2% годишно, така че общият период на изплащане беше 500 години.
В чужбина ефективността на използването на PR естествено е по-висока, а възвръщаемостта, съответно, е по-ниска, но тези цифри няма да се различават значително от данните, дадени за СССР (3-5 пъти).
Въпрос: Защо данните за други страни се сравняват благоприятно с тези за СССР? Защо толкова ниска ефективност и какво е причинило тяхното използване?
Отговор: 1. Заплатите на чуждестранните работници са по-високи от тези на работниците в СССР. 2. Необходимостта от пряко човешко участие в технологичния процес често е сериозна пречка за интензификацията на производството и създаването на нови технологии:
- освен че се въвеждат в съществуващите производствени мощности, PR откриват широки перспективи за създаване на принципно нови технологични процеси и тяхното използване в настоящето - това е резерв за бъдещето (както в отбранителната индустрия).
- Много съществуващи технологични процеси са свързани с обременяващи ограничения, наложени върху прякото човешко участие. Това са както ограничени физически възможности на човек (по отношение на товароносимост, скорост, точност, повторяемост и др.), Така и комфорт на условията на труд, необходими за него (подходящо качество на атмосферата, липса на вредни външни влияния и т.н. ).
Основни термини и определения.
Манипулатор (M) - устройство, предназначено да симулира двигателните и работните функции на човешката ръка. М методът на управление може да бъде биотехнически (ръчен), интерактивен (смесен) и автоматичен.
Ръчно управляваните манипулатори включват т.нар. копиране на манипулатори, телеоператори и др. Първите се появиха M с биотехнологичен контрол и бяха проектирани да работят с предмети, чийто пряк контакт е вреден или опасен за хората (радиоактивни вещества, нажежени заготовки и др.).
Целият клас манипулативни машини и механизми, с които роботиката се занимава, има общото наименование "роботи и манипулатори".
Определенията, които даваме, са дадени в съответните вътрешни GOST. По принцип същата терминология се използва в чужбина. Единственото изключение е Япония, където общото понятие "робот" включва също всички видове манипулатори до ръчните. Следователно официалните японски данни за парка на роботите, ако не са направени съответни резервации, са надценени от шест до седем пъти в сравнение с данните от други страни.