промышленные роботы

Ю. Г. Козырев
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ
И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Рекомендовано ГОУ ВПО
«Московский государственный технологический университет «Станкин»
в качестве учебного пособия для студентов вузов,
обучающихся по направлениям подготовки:
«Автоматизированные технологии и производства»;
«Мехатроника и робототехника»
Регистрационный номер рецензии № 006 от 21.01.2010 ФГАУ «ФИРО»
КНОРУС • МОСКВА • 2015
УДК 621.396(075.8)
ББК 32.88я73
К59
Рецензенты:
В. А. Гречишников, заведующий кафедрой «Инструментальная техника и технология формообразования» МГТУ «Станкин», лауреат государственной премии
Российской Федерации, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, д-р техн. наук, проф.,
Б. Л. Саламандра, генеральный директор научно-производ­ствен­ной фирмы «РЕКУПЕР», ведущий научный сотрудник Института машиноведения РАН, канд.
техн. наук
Козырев Ю. Г.
К59 Промышленные роботы: основные типы и технические характеристики : учебное пособие / Ю. Г. Козырев. — М. : КНОРУС, 2015. — 560 с.
ISBN 978-5-406-01927-6
Содержит описания конструкций и технические данные более 700 современных моделей отечественных и зарубежных промышленных роботов и их модификаций, в том числе роботов агрегатно-модульного типа, адаптивных роботов
и с элементами искусственного интеллекта. Приведены сведения по роботизированным транспортным средствам и устройствам повышенной проходимости.
Указаны технические параметры и характеристики основных комплектующих
узлов (гидро-, пневмо-, электроаппаратура), управляющих и информационных
систем.
Для студентов высших учебных заведений. Может быть полезно специалистам
машиностроительных и проектно-технологических организаций, занимающимся
проблемами робототехники.
УДК 621.396(075.8)
ББК 32.88я73
Козырев Юрий Георгиевич
Промышленные роботы:
основные типы и технические характеристики
Сертификат соответствия № РОСС RU. АЕ51. Н 16604 от 07.07.2014.
Изд. № 8405. Формат 60×90/16.
Гарнитура «Newton». Печать офсетная.
Усл. печ. л. 35,0. Уч.изд. л. 24,9.
ООО «Издательство «КноРус».
117218, г. Москва, ул. Кедрова, д. 14, корп. 2.
Тел.: 8-495-741-46-28.
E-mail: office@knorus.ru http://www.knorus.ru
Отпечатано в ООО «Центр геологических информационных технологий».
115201, г. Москва, ул. Котляковская, д. 1, стр. 3.
ISBN 978-5-406-01927-6
© Козырев Ю. Г., 2015
© ООО «Издательство «КноРус», 2015
Оглавление
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Глава 1. Общие сведения о промышленных роботах
1.1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2. Структура и классификация промышленных роботов . . . . . . . . . 12
1.3. Технические показатели промышленных роботов . . . . . . . . . . . . 33
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Глава 2. Конструктивно-технологические группы промышленных
роботов
2.1. Основные типы промышленных роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2. Характерные представители конструктивных групп . . . . . . . . . . 40
2.3. Промышленные роботы с рекуперацией энергии . . . . . . . . . . . . 92
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Глава 3. Промышленные роботы агрегатно-модульного типа
3.1. Основные направления проектирования промышленных роботов . . . . 104
3.2. Агрегатно-модульное построение промышленных роботов . . . . . . 106
3.3. Примеры агрегатно-модульных конструкций . . . . . . . . . . . . . . 118
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Глава 4. Адаптивные промышленные роботы
4.1. Адаптация в робототехнике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
4.2. Управление адаптивными роботами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.3. Адаптивные роботы в машиностроении . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Глава 5. Роботы с элементами искусственного интеллекта
5.1. Искусственный интеллект и его элементы в робототехнике . . . . . 167
5.2. Управление роботами с элементами искусственного интеллекта . . . 171
5.3. Примеры технических решений при создании интеллектных
роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Глава 6. Роботизированные транспортные средства
6.1. Классификация роботизированного транспорта . . . . . . . . . . . . 198
6.2. Роботизированный конвейерный транспорт . . . . . . . . . . . . . . 200
6.3. Транспортные промышленные роботы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
•Оглавление
4
6.4. Роботизированные системы повышенной проходимости . . . . . . . 226
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Глава 7. Приводы и автоматика промышленных роботов
7.1. Основные типы приводов промышленных роботов . . . . . . . . . . 236
7.2. Электроавтоматика и электропривод промышленных роботов . . . . 239
7.3. Гидропривод и аппаратура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
7.4. Пневмопривод и аппаратура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
7.5. Искусственные мышцы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Глава 8. Информационное обеспечение промышленных роботов
8.1. Виды информационных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
8.2. Системы контактной информации о внешней среде . . . . . . . . . . 262
8.3. Дистанционные информационные системы . . . . . . . . . . . . . . . 295
8.4. Системы внутренней информации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
8.5. Система обеспечения безопасности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
Глава 9. Системы программного управления промышленными роботами
9.1. Системы и способы управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
9.2. Типы систем управления промышленными роботами . . . . . . . . . 354
9.3. Управление промышленными роботами от эвм . . . . . . . . . . . . . 389
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Глава 10. Языки программирования промышленных роботов
10.1. Уровни языков программирования роботов . . . . . . . . . . . . . . 395
10.2. Языки программирования управления роботами . . . . . . . . . . . 400
Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
Приложение 1. Технические данные промышленных роботов . . . . . . . 415
Приложение 2. Технические данные приводов, средств автоматики
и аппаратуры промышленных роботов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558
Роботы со своими возможностями никогда
не смогут приблизиться к человеку с его тонкостью
чувств, непринужденностью мышления и суждений,
эстетическим восприятием действительности,
самовоспроизводимостью, эффективным механизмом преобразования пищи в энергию и клетки тела,
способностью самовостанавливаться после многочисленных болезней и ранений. Пропасть между
человеком и роботомбудет сохраняться всегда; но,
хотя ее невозможно устранить полностью, по мере
развития техники она будет сокращяться.
Дж. Ф. Энгельбергер
Предисловие
Промышленные роботы (ПР) — универсальное средство комплексной автоматизации производственных процессов, с помощью
которого обеспечивается быстрая переналадка последовательности,
скорости и видов манипуляционных действий. Поэтому применение
ПР наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства, а также для автоматизации ручного низкоквалифицированного труда.
Они находят все более широкое применение, заменяя человека
(или помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья,
тяжелыми или монотонными условиями труда. Особенно важно то,
что ПР можно применять для выполнения работ, которые не могут
быть механизированы или автоматизированы традиционными средствами. Однако ПР — всего лишь одно из многих возможных средств
автоматизации и упрощения производственных процессов. Они создают предпосылки для перехода к качественно новому уровню автоматизации — автоматическим производственным системам, работающим
с минимальным участием человека.
Сегодня роботы применяют практически во всех отраслях хозяйства, однако наибольшее распространение они получили в промышленности, прежде всего — в машиностроении.
Промышленные роботы дают возможность автоматизировать
не только основные, но и вспомогательные операции, чем и объясняется постоянно растущий интерес к ним.
• Предисловие
6
Одной из основных причин разработок и внедрения роботов является, конечно, экономия средств. По сравнению с традиционными
средствами автоматизации ПР обеспечивают большую гибкость технических и организационных решений, снижение сроков комплектации и пуска в производство автоматизированных систем.
Целесообразность применения ПР (особенно при необходимости
замены рабочего во время выполнения работ на участках с опасными,
вредными для здоровья условиями труда) в первую очередь должна
диктоваться интересами человека, его безопасностью и удобствами
работы.
Основные предпосылки расширения применения ПР следующие:
•повышение качества продукции и объемов ее выпуска благодаря
снижению времени выполнения операций и обеспечению постоянного режима «без усталости», росту коэффициента сменности работы оборудования, интенсификации существующих
и стимулированию создания новых высокоскоростных процессов и оборудования;
•изменение условий труда работающих путем освобождения от неквалифицированного, монотонного, тяжелого и вредного труда,
улучшения условий безопасности, снижения потерь рабочего
времени от производственного травматизма и профессиональнотехнических заболеваний;
•экономия и высвобождение рабочей силы для решения других
технико-экономических и хозяйственных задач.
Промышленные роботы и роботизированные комплексы являются
основными компонентами гибких производственных систем, представляющих собой высший уровень автоматизации в машиностроении.
Вопросам автоматизации за счет применения промышленных роботов уделяется достаточно много внимания. В то же время ощущается
явный недостаток технической литературы, освещающей все многообразие конструкций существующих моделей промышленных роботов
и их технические данные.
Предлагаемое учебное пособие содержит сведения по 705 моделям и модификациям промышленных роботов и по основным типам
комплектующих изделий к ним, выпускаемых в России и в развитых
зарубежных странах. Единообразная форма расположения материала
позволяет разработчикам и потребителям ПР быстро отбирать необходимую модель из числа существующих, а также способствует объективной оценке вновь создаваемых моделей.