Мобильные манипуляторы

Федеральное агентство по образованию РФ

Волжский институт строительства и технологий

(филиал)

Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета

Факультет МТ

Кафедра СДМ и О

Мобильные манипуляторы

Выполнил: ст.гр. СДМ-2-05

Коновалов А.С.

Принял: преподаватель

Фоменко Н.А.

Волжский 2009

Содержание

1 Устройство и применение манипуляторов……………………………………………

2 Виды манипуляторов…………………………………………………………………...

   2.1 Краны-манипуляторы………………………………………………………………

   2.2 Промышленный робот-манипулятор……………………………………………...

   2.3 Мобильные роботизированные взрывотехнические комплексы………………..

3 Вывод……………………………………………………………………………………

4 Список литературы…………………………………………………………………….

Манипулятор — механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов. Это значение закрепилось за словом с середины ХХ века, благодаря применению сложных механизмов для манипулирования опасными объектами в атомной промышленности.

1 Устройство и применение манипуляторов

Основу манипуляторов составляют пространственные механизмы со многими степенями свободы. Манипуляторы выполняют работы в средах, недоступных или опасных для человека (подводные глубины, вакуум, радиоактивная среда и другие агрессивные среды), вспомогательные работы в промышленном производстве. Манипуляторы используются в медицинской технике (например, в протезировании). В узком смысле манипулятором называется механическая рука.

Манипуляторы делятся на управляемые человеком и автоматические манипуляторы (роботы-манипуляторы как разновидность роботов). Развитие манипуляторов привело к созданию промышленных роботов. Проектирование механизмов-манипуляторов требует решения таких задачи, как создание манёвренности, устойчивости в работе, выбор правильного соотношения полезных и холостых ходов. Иногда требуется проектирование таких систем, в которых оператор чувствует усилие, создаваемое на рабочем органе или на грузозахвате.

2 Виды манипуляторов

Манипулятор в горном деле — основной механизм буровой каретки, предназначенный для перемещения в призабойном пространстве автоподатчика с перфоратором (бурильной машиной).

Кран манипулятор предназначен для погрузки разгрузки груза с дебаркадера, облегчая тяжелый труд грузчика.

Манипулятор в металлургии — машина для выполнения вспомогательных операций, связанных с изменением положения заготовки при обработке металлов

давлением. Различаются прокатный и ковочный манипулятор. В кузнечных и прокатных цехах используются подвесные и напольные манипуляторы, которые являются разновидностью кантователей (механизмов для переворачивания (кантовки) изделий).

Манипулятор в ядерной технике — приспособление для работы с радиоактивными веществами, исключающее непосредственный контакт человека с этими веществами.

Кран-манипулятор — подъёмный кран стрелового типа, установленный на автомобильном шасси и служащий для загрузки и разгрузки этого шасси.

Манипуляторами оснащаются гидростаты для ведения океанографических и других работ на глубинах.

Платформа Гью — Стюарта — это разновидность параллельного манипулятора, в которой используется октаэдральная компоновка стоек. Имеет шесть степеней свободы. Применяется в станкостроении, подводных исследованиях, авиационных спасательных операциях на море, летательных тренажёрах, позиционировании спутниковых антенн, в телескопах и в ортопедической хирургии.

2.1 Краны-манипуляторы

Краны-манипуляторы широко применяют на мусоровозах, металловозах, скраповозах, аварийно-ремонтных, каналопромывочных, коммунально-дорожных, пожарных машинах, форвардерах, сортиментовозах и нефтепромысловых агрегатах, в лесном, нефтегазовом и коммунальном хозяйстве, дорожном и малоэтажном строительстве, на ремонтно-восстановительных работах, рассредоточенных объектах и в стесненных условиях, гдепревосходно заменяют стреловые самоходные краны и автоподъемники (автовышки). Краны малого класса стали чересчур специализированными. Само слово манипулятор зародилось еще много десятков лет назад во Франции, и если подойти к вопросу с лингвистической точки зрения, то оказывается, что манипулятором называет машину, которая имитирует рабочие функции руки человека. Первые краны-манипуляторы появились в Европе около 25 лет назад и назывались очень неудачно – краны для грузовиков( это не отражало всех их возможностей).

Кран-манипулятор – это универсальная машина. Его можно установить на любой грузовой автомобиль. Кран манипулятор – безопасный, экономичный, универсальный, очень эффективный способ погрузки и перемещения материалов, который удовлетворит потребности любого специалиста, профессионально занимающегося подъемно-транспортными работами.

Краны-манипуляторы управляются или оператором, или программными устройствами (действуют автоматически). По существу, кран-манипулятор включает в себя исполнительный орган, оснащенный приводами и соединенный с общим пультом управления электрическим кабелем. Управление краном-манипулятором традиционно осуществляется дистанционно при помощи кнопок или мнемонических рукояток (от греч. «мнемоникос» – обладающий исключительной памятью).

2.2 Промышленный робот-манипулятор

Промышленный робот — автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и перепрограммируемой системы управления, которое применяется для перемещения объектов в пространстве в различных производственных процессах.

В 1962 году в США были созданы первые промышленные роботы-манипуляторы «Юнимейт» и «Версатран». Их сходство с человеком ограничивалось наличием манипулятора, отдаленно напоминающего человеческую руку. Некоторые из них работают до сих пор, превысив 100 тысяч часов рабочего ресурса.

«Юнимейт» имел 5 степеней подвижности с гидроприводом и двухпальцевое захватное устройство с пневмоприводом. Перемещение объектов массой до 12 кг осуществлялось с точностью 1,25 мм. В качестве системы управления использовался программоноситель в виде кулачкового барабана с шаговым двигателем, рассчитанный на 200 команд управления, и кодовые датчики положения. В режиме обучения оператор задавал последовательность точек, через которые должны пройти звенья манипулятора в течение рабочего цикла. Робот запоминал координаты точек и мог автоматически перемещаться от одной точки к другой в заданной последовательности, многократно повторяя рабочий цикл. На операции разгрузки машины для литья под давлением «Юнимейт» работал с производительностью 135 деталей в час при браке 2 %, тогда как производительность ручной разгрузки составляла 108 деталей в час при браке до 20 %.

В составе робота есть механическая часть и система управления этой механической

частью, которая в свою очередь получает сигналы от сенсорной части.

Механическая часть робота делится на манипуляционную систему и систему передвижения.

Манипуляторы включают в себя подвижные звенья двух типов:

      звенья, обеспечивающие поступательные движения

      звенья, обеспечивающие угловые перемещения

Сочетание и взаимное расположение звеньев определяет степень подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота.

Для обеспечения движения в звеньях могут использоваться электрические, гидравлический или пневматический привод.

Частью манипуляторов (хотя и необязательной) являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства аналогичны руке человека — захват осуществляется с помощью механических «пальцев». Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской. Для захвата же множества однотипных деталей (что обычно и происходит при применении роботов в промышленности) применяют специализированные конструкции.

Вместо захватных устройств манипулятор может быть оснащен рабочим инструментом. Это может быть пульверизатор, сварочная головка, отвёртка и т. д.

Среди самых распространённых действий, совершаемых промышленными роботами можно назвать следующие:

      перемещение деталей и заготовок от станка к станку или от станка к системам сменных палет;

      сварка швов и точечная сварка;

      покраска;

      выполнение операций резанья с движением инструмента по сложной траектории.

Достоинства использования

      достаточно быстрая окупаемость

      исключение влияния человеческого фактора на конвейерных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;

      повышение точности выполнения технологических операций и, как следствие, улучшение качества;

      возможность использования технологического оборудования в три смены, 365 дней в году;

      рациональность использования производственных помещений;

      исключение воздействия вредных факторов на персонал на производствах с повышенной опасностью;

2.3 Мобильные роботизированные взрывотехнические комплексы

Для противодействия преступлениям с применением взрывных устройств во многих странах созданы специальные взрывотехнические подразделения полиции и служб безопасности, оснащенные необходимым оборудованием и снаряжением, в том числе мобильными роботизированными взрывотехническими комплексами (МРВК), обеспечивающими эффективное и безопасное для личного состава подразделений выполнение необходимых взрывотехнических работ.

МРВК состоит из одного или нескольких мобильных роботов, комплекта сменного рабочего оборудования, средств доставки, энергообеспечения и технического обслуживания.

Ядром комплекса является универсальный мобильный робот (массой от 200 до 400 кг), оснащаемый рабочим оборудованием и инструментом, обеспечивающим:

- поиск взрывоопасных объектов на местности, в сооружениях, стационарных объектах и транспортных средствах;

- детальное обследование обнаруженного объекта;

- обезвреживание или уничтожение объекта;

- транспортирование в безопасное место или укладку взрывоопасного объекта во взрывозащитную камеру;

- доставку специального оборудования к объекту.

Универсальные мобильные роботы представляют собой малогабаритные дистанционно управляемые самоходные средства, оснащаемые необходимым набором аппаратуры и сменного рабочего оборудования. Заложенный в конструкцию большинства роботов модульный принцип делает возможной их быструю технической адаптацию к конкретному виду проводимой операции или выполняемых работ – многофункциональные комплексы создаются формированием рабочей системы из модулей сменного вооружения или рабочего оборудования на базе модуля транспортного средства.

Из рабочего оборудования мобильных роботов, входящих в состав МРВК, наибольшее распространение получили:

- манипуляторы со сменными захватными устройствами;

- разрушители различной мощности, используемые для нейтрализации взрывных устройств без их детонации, выбивания дверей и разбивания стекол;

- гладкоствольное полуавтоматическое ружье, применяемое при разрушении замков в дверях зданий и автомобилей, а также стекол, для обеспечения доступа к опасному объекту.

Манипулятор, устанавливаемый на транспортное средство, является основным рабочим оборудованием и может иметь в зависимости от конструкции и основного назначения машины от трех до шести степеней свободы.

Манипулятор (как правило) приспособлен для установки сменного рабочего

оборудования, аппаратуры или инструмента и обеспечивается сменными захватными устройствами различных форм и размеров, позволяющими подбирать невзорвавшиеся боеприпасы и самодельные взрывные устройства в различной упаковке. Для увеличения зоны обслуживания, на манипулятор может устанавливаться телескопический удлинитель.

3 Вывод

Таким образом можно сказать, что мобильные манипуляторные средства нашли широкое применение в современной промышленности, работая в средах, опасных для человека (подводные глубины, вакуум, радиоактивная среда и другие агрессивные среды), значительно уменьшая затраты времени и трудовых ресурсов на производство. Мобильные манипуляторы применяются и в медицинской технике, также нашли применение в саперном деле, как средство обезвреживания и разминирования взрывных устройств.

Список литературы

1 http://ru.wikipedia.org/wiki/Манипулятор

2 http://ru.wikipedia.org/wiki/Промышленный_робот

3 http://st.ess.ru/publications/articles/robots2/robots2.htm