Занимательная анатомия роботов


НазваниеЗанимательная анатомия роботов
страница11/11
Дата публикации15.03.2013
Размер1.23 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Журналистика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

^ КИБЕРНЕТИЧЕСКАЯ ИГРУШКА С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕ­НИЕМ
На рис. 82 изображен забавный щенок, который ходит, весело виляя хвостом, лает, по­ворачивая голову направо и налево, останавливается, озираясь по сторонам, и затем снова с лаем продол­жает движение. Его сконструировал юный техник мо­сквич Мясум Аляутдинов. Электронный блок модели представляет собой программное устройство из трех реле времени. Одно реле подключает питание к двум другим на определенное время (около минуты), после чего модель останавливается. Два программных реле периодически останавливают модель, включая устрой­ство лая, или переводят его в режим движения. Чтобы получить длительные задержки с эксиодными конденсаторами небольшой емкости, оба реле времени со­браны на операционных усилителях.



^ Рис 82 Кибернетическая собака
При вращении шестерни 44 по часовой стрелке «плавающая» шестерня 39 перемещается вверх и зацепляется шестерней 35 через промежуточную ше­стерню 34. Шестерня 35 вращает вал с кривошипом 36, и движение через тягу 6 передается голове 9. При этом раскрывается пасть и одновременно при растяжении сжатой пружины 33 устройство имитирует лай. Звуча­щим устройством служит механическая пищалка. Итак, собака лает, виляет хвостом, поворачивает в разные стороны голову.
Сложнее механическая часть игрушки. Она состоит из устройства, преобразующего с помощью кривошипно-шатунного механизма и промежуточных рычагов и тяг вращательное движение электродвигателя в воз­вратно-поступательные движения головы, лап и хво­ста. Необходимый вращательный момент на валах, на которых укреплены шестерни механизма, обеспечивает реверсивный многоступенчатый редуктор. Для измене­ния направления вращения выходного вала достаточ­но изменить полярность источника питания электро­двигателя.

Наглядное представление о работе механической части игрушки дает ее кинематическая схема (см. рис. 83).

При вращении шестерни 44 против часовой стрелки «плавающая» шестерня 39 перемещается вниз, зацеп­ляется с шестерней 38, которая, в свою очередь, пере­дает движение на коленчатый вал 37. Этот вал, шар — нирно соединенный с передними лапами 1, заставляет их касаться пола, имитируя ходьбу. Задние лапы 25 передвигаются благодаря шарнирному соединению с передними через тяги 26. Во время ходьбы движется хвост 21 и поворачивается голова 9.

Рис 83 Кинематическая схема
Тягу хвоста 21 приводит в движение шестерня 41, кривошип 43 и тяга 42, а тягу 5 головы — рычаг 3, при­крепленный к валу шестерни 44. Несущим элементом конструкции является шасси 27 (см. рис. 82), на кото­ром установлены редуктор 30, электродвигатель 31 и все остальные детали. Они закрыты кожухом. Шасси и большая часть деталей механизма изготовлены из листовой стали толщиной 0,8 мм. К шасси вдоль реб­ра жесткости в месте сгиба припаяна накладка. Тяги 6 и 26 изготовлены из стальной проволоки диаметром 1,5 и 2,5 мм соответственно. На концах всех тяг про­сверлены отверстия, в которые вставлены шплинты из проволоки. Большинство деталей конструкции фикси­ровано винтами М2.

Редуктор — самодельный, изготовлен из шестерен от старых игрушек. Ведомая шестерня 32 редуктора сцеп­лена с электродвигателем шестерней диаметром 7 мм, насаженной на его вал. Боковые стенки редуктора из­готовлены из листовой стали толщиной 1 мм. Их кре­пят тремя винтами М2,5. На винты между пластинами надевают металлические втулки с наружным диаме­тром 4,5 мм и длиной 15 мм. Кривошипы, надеваемые на валы, сделаны из латуни (или из дюралюминия).

Батарею 3336, питающую электродвигатель, крепят на шасси двумя скобами 20 (см. рис. 82), а монтажные платы 16, 18 дешифратора — на пластмассовых стойках 17 и 19. В игрушке используется электродвигатель ДИ1 — 3 14МО 390 001 ТУ. По сравнению с другими ана­логичными двигателями он обладает повышенной мощностью, высоким КПД, низким уровнем акустиче­ских шумов и радиопомех.

Пищалка 10 сделана из плотного картона и окле­ена калькой. Внутри закреплена распорная пружина из стальной проволоки диаметром 0,5 мм. Звук издает металлическая пластина толщиной около 0,08 мм, вибрирующая под действием струи воздуха, входящего в полость пищалки. Крепят ее к стойке 11, припаянной к нижней части головы. Голова 9 и кожух — из папье-маше (обрезки хлопчатобумажной ткани, пропитанные казеиновым клеем).

Электромеханическая часть игрушки сложна в из­готовлении. Но трудности ее изготовления компенси­руются радостью, которую вы получите от общения с этой веселой игрушкой.
^ ЧЕЛОВЕКОПОДОБНЫЕ РОБОТЫ
Модель простейшего человекопо­добного робота с программным управлением показа­на на рис. 84. Высота робота около 70 см, и, хотя вид у него внушительный, он сделан из тонкого картона, покрыт металлизированной бумагой и окрашен сере­бристо — голубой краской. В ступнях робота размещены батареи и электродвигатели, перемещающие робота на обрезиненных колесах. Как сконструировать ноги ро­бота, чтобы он шагал, поясняет рис. 85.

При конструировании боль­ших роботов трудно сделать мо­дель устойчивой. Поясним от­дельные конструктивные решения в таком роботе на примере моде­ли, сделанной юными техниками из г. Щелково.

На рис. 86 дан чертеж этого робота в профиль и указаны ос­новные размеры конструкции. Ступни робота сделаны очень большими, чтобы увеличить устойчивость модели. Ноги робо­та с верхней горизонтальной платформой свободно отделяют­ся от туловища. В массивных ступнях модели находятся бата­реи аккумуляторов и механизмы, приводящие в движение задние колеса каждой ступни. Всего в каждой ступне смонтировано по три металли­ческих колеса с жесткими резиновыми обоймами. В средней части ноги проходят металлические тяги, благодаря которым достигается устойчивость модели во время движения. Свободное пространство в ногах заполнено различными блоками электронного обору­дования модели, доступ к которым возможен через люки под коленными дисками робота. Туловище ро­бота устанавливают на горизонтальную платформу и крепят замками. На платформе смонтированы реле и электромеханические автоматы, управляющие элек­тродвигателями движения ног. При ходьбе ноги робо­та шагают, не отрываясь от пола (катятся). Такая кон­струкция ног позволяет роботу не только устойчиво ходить, но даже «плясать» под музыку.



^ Рис. 84. Модель простейшего робота


Рис 85 Ноги робота


Рис 86 Чертеж робота


^ Рис 87 Ме­ханизм подъ­ема руки


Как работает механизм подъема рук робота, пояс­няет рис. 87. На рис. 88 показана конструкция локте­вого сустава модели. Когда робот берет в руку пред­меты, он прижимает их большим пальцем руки, поворачивающимся с помощью электромагнита (рис. 89)



^ Рис 88 Локтевой сустав робота Рис. 89 Рука робота
Голову робота поворачивают также электродвига­тель с редуктором. Всюду в модели установлены ко­нечные выключатели, определяющие пределы переме­щения ног, рук и головы.
^ КОНСТРУИРОВАНИЕ РОБОТОВ — МАНИПУЛЯТОРОВ
Многие наши школьники уже самостоятельно конструируют промышленных робо­тов — разумеется, в кружках под руководством специа­листов. Так, школьники из Подмосковья (г. Электро­сталь) не так давно изгото­вили механическую руку (рис. 90). Рука робота укре­плена на самодвижущейся тележке. Управляют рукой и тележкой с пульта дистан­ционно. Устройство пред­назначено для работы в ток­сичной среде.




^ Рис 90 Механическая рука
Рис 91 Космический шагоход «Марс — 1»

Ребятами созданы многочисленные модели стопо­ходящих роботов, оснащенных манипуляторами. На рис. 91 показана действующая модель космического шагохода «Марс — 1», разработанного учащимися Одессы.

Если вы займетесь конструированием моделей ма­нипуляторов, то вам помогут некоторые типовые кон­структорские решения индустриальной робототехники, с которыми мы сейчас познакомимся.

^ Системы привода современных манипуляторов. Со­временные системы привода промышленных манипу­ляторов примерно в 20% случаев пневматические, в 50% — гидравлические и в 30% — электрические. Гидравлический привод целесообразен в манипулято­рах, оперирующих большими массами, пневматиче­ский, как более скоростной, — в схватывающих устрой­ствах. Электрический привод удобнее использовать в обучающихся роботах, выполняющих различные ра­бочие операции (рис. 92). Он, как правило, состоит из тиристорного или транзисторного устройства питания

^ Рис 92 Э чектрическии привод робота



Рис 93 Зоны действия мани­пулятора



^ Рис 94 Варианты установки манипулятора

<—> Устройство поступательного движения < поворотное устройство

^ Рис 95 Примеры кинематических схем манипуляторов

электропривода и системы контроля за траекторией движения манипулятора. В систему контроля входят устройства регулирования тока электропривода, регу­ляторы частоты вращения и положения манипулятора. В отдельном шкафу размещено командно — програм­мное устройство и телевизионный экран системы кон­троля и управления.

^ Рабочие зоны манипулятора и зоны опасности. Зоны действия манипулятора (рис. 93) — это рабочее про­странство, зона перемещения вспомогательных устройств манипулятора (его направляющих, противо­весов и т.д.) и зона опасности. При налаживании ма­нипулятора определяют его запрограммированное ра­бочее пространство, размеры которого меняются от задачи к задаче.

^ Структура манипулятора в зависимости от его раз­мещения на рабочем месте. Из рис. 94 видны воз­можные варианты установки манипулятора и характер движения его основных элементов в различных усло­виях. Стрелки на рисунке показывают виды движения устройств манипулятора.

На рис. 95 приведены примеры кинематических схем различных вариантов манипуляторов.
^ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ
Рабочие органы промышленных роботов предназначены для захвата, удержания изде­лия и перемещения его при выполнении технологиче­ских операций. В соответствии с назначением все рабо­чие органы можно разделить на две группы: рабочие органы типа схвата и технологические рабочие ор­ганы. К первой группе относят механические с жестки­ми или пружинными губками, вакуумные, электромаг­нитные и струйные схваты, а ко второй — клещи для контактной точечной сварки, горелку для электродуго­вой сварки, распылитель для окраски, специальные инструменты.

Конструируя механические схваты промышленных роботов, приходится учитывать конкретный тип детали или группы деталей, их форму, материалы и условия технологического процесса. Важные критерии при этом — необходимая точность удержания детали и до­пустимо усилие на губках. Перечисленные соображе­ния привели к тому, что в настоящее время существует много различных схватов, отличающихся кинематиче­ской схемой, формой губок и конструкцией. Как пра­вило, механический схват приводит в движение пнев­матический цилиндр, расположенный в центре кисти робота. Управляет таким цилиндром блок управления роботом, а воздух поступает от общей магистрали. Конструкции механических схватов могут иметь раз­ные размеры, расположение и форму губок, тип приво­да и т.д. Для удержа­ния легко деформи­руемых изделий ис­пользуют эластичные губки, в том числе и надувные.

Для удержания та­ких хрупких предметов, как, например, кине­скоп телевизора, при­меняют вакуумные схваты.




^ Рис 96. Общий вид типового индустриального сборочного робота


На рис. 96 изображен общий вид типового инду­стриального сборочного робота. Грубые движения ро­бота выполняют мощные системы привода, подводя­щие его схват с устройствами точной ориентации к рабочему месту. После этого в действие вступают устройства точной ориентации схвата, находящиеся на его головке.
^ ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЗАВОДЫ — РОБОТЫ БУДУЩЕГО
Возможно на предприятиях буду­щего у проходной повесят табличку: «Людям вход строго воспрещен!» Сегодня мы нередко сталкиваемся с ситуацией, когда человек в силу своих ограниченных физических и психических качеств становится тормо­зом на пути развития производства, вынуждает опла­чивать свое присутствие у печи или в цехе расходами на создание приемлемых условий труда. Роботизация снимает эти ограничения и тем самым открывает пути к качественным преобразованиям в сфере производ­ства.

В цехах безлюдного завода можно установить станки, не нуждающиеся в эстетическом оформлении. Это почти на треть сократит себестоимость станков. Понадобится значительно меньше металла, пластмасс, других материалов. Оператор, удаленный от станка, будет находиться в комфортабельных условиях, станки тогда можно располагать прямо на полу, а не подни­мать их станину на уровень рук человека, на что сей­час идет немало металла.

В автоматическом цехе можно снизить не только общие требования к эстетическому оформлению, но и к воздушной среде цеха, существенно сократить и реорганизовать его площадь и объем. Такой цех со­всем не обязательно не только проветривать (вспом­ним дорогостоящую систему вентиляторов), но и осве­щать — ведь робот может использовать ультразвуковое или инфракрасное зрение.

Подобный завод — робот можно просто отключить, как пылесос или радиоприемник, когда в нем нет нужды, и снова включить — когда нужда появится. Та­кому заводу, во-первых, присущи гибкость, перенала — живаемость с одного вида изделия на другой; во-вторых, адаптивность к новым формам управления; в-третьих, интеллектуальность в проектировании новых изделий, в планировании производства.

Завод — робот третьего поколения обладает раз­витым интеллектом, сам проектирует, планирует и управляет производством своих изделий, сам кон­тролирует точность и другие качества инструментов и сам подает сигнал для их замены.

Гибкие производственные системы завершают про­цесс автоматизации промышленных предприятий, на­чавшийся в 50 — х годах. Сначала появились станки с числовым управлением, автоматически выполняю­щие различные операции в соответствии с закодиро­ванными командами на перфоленте. Затем стали при­вычными частично компьютерные системы проектиро­вания и производственные системы, в которых тради­ционные чертежные доски заменены электронно — лу­чевыми, а перфоленты — ЭВМ.

Новые гибкие заводы — роботы объединяют все эти элементы. Они состоят из управляющих ЭВМ, цент­ров механообработки, с большой скоростью обра­батывающих сложные детали, роботов, переносящих детали и закрепляющих их на станках, тележек с ди­станционным управлением, которые доставляют мате­риалы. Все компоненты связаны единой системой электронного управления для каждого этапа производ­ственного процесса, вплоть до автоматической замены отработавших или сломанных режущих инструмен­тов.

В прошлом для производства изделий партиями были нужны станки, рассчитанные лишь на одну функ­цию. Эти станки в случае перехода к выпуску нового изделия приходилось либо реконструировать, либо за­менять. Гибкие системы обеспечивают неслыханную прежде возможность разнообразить продукцию. Мож­но на одной и той же линии изготавливать различные изделия, правда, из одного семейства.

В перспективе наиболее выгодными могут быть бригады из роботов, где один очувствленный, или ин­теллектуальный, будет обслуживать несколько про­стых, более «глупых» собратьев. Но сначала нужно на­учить роботов общаться друг с другом.

Групповое использование роботов — своеобразный бригадный подряд роботизации — требует решения та­ких новых и принципиальных вопросов, как организа­ция идеального их взаимодействия, своеобразная социализация поведения, разработка кибернетической этики роботов.

Конечно, фантасты уже заложили несколько ве­сомых кирпичей в фундамент этики роботов, однако проблемы, которые ставит перед нами жизнь, почти всегда оказываются сложнее любой вымышленной си­туации. Жизнь фантастичнее фантастики.

Адаптивное интеллектуальное управление заводом — роботом третьего поколения обеспечивает кроме всего вышеперечисленного автоматический переход к выпу­ску новой продукции путем выдачи задания подсисте­ме проектирования и технологической подготовки производства. Эта подсистема, в свою очередь, не только проектирует новое изделие и технологию его изготовления, но и создает программы непосредствен­ного управления всеми производственными элемента­ми: роботами, станками, транспортными системами, системами изготовления и замены инструментов, авто­матическими хранилищами, и т.д. и т.п.

Как видите, дорогие читатели, развитие робототех — нических гибких систем идет невероятными темпами и вас ждет огромное поле деятельности и возможно­сти приложения творческих способностей. Только не теряйте времени! Осваивайте эту новую увлекатель­нейшую технику — от вас зависит ее будущее!

^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Гилмор Ч. Введение в микропроцессорную технику. — М.: Мир, 1984.

Маслов В. А., Муладжанов Ш. С. Робототехника берет старт. — М.: Политиздат, 1986.

Мацкевич В.В. Занимательная анатомия роботов. — М.: Сов. ра­дио, 1980.

Попов Е. П., Юревич Е. И. Робототехника. — М.: Машинострое­ние, 1984.

Попов Е. П., Макаров И. М., Чиганов В. А. Управляющие си­стемы промышленных роботов. — М.: Машиностроение, 1984.

Попов Е. П., Верещагин А. Ф., Зенкевич С. Л. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы. — М.: Наука, 1978.

Титце У., Шенк. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1984.

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. — М.: Мир, 1984.

Ямпольский Л. С. Промышленная робототехника. — Киев: Тех­ника, 1984.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. Роботы — помощники человека

  1. «Живые» машины наступают

2. Бионика и кибернетика — теоретические основы робото­строения

3. Моделирование — экспериментальная основа роботострое­ния

4. Моделирование речи

5. Моделирование слуха

6. Моделирование зрения

7. Осязание роботов

8. Моделирование нервной системы (нейроны и нейронные сети)

  1. Моделирование памяти и вычислительных систем

10. На пути к созданию искусственного интеллекта

11. Конструирование роботов

Заключение. Заводы — роботы будущего

Список литературы
Занимательная

анатомия

роботов
Автор книги Вадим Викторович Мацкевич — кандидат технических наук.

Со школьных лет увлекался тех­ническим творчеством и в 1936 го­ду сконструировал робота, кото­рый в 1937 году был показан на Все­мирной Парижской выставке. Он автор более 50 печатных трудов, среди них около 20 статей для юно­шества и три научно — популярные книги.
ББК 32.816 М 36 УДК 621.865.8
Мацкевич В. В.
М 36 Занимательная анатомия роботов.-2-е изд., перераб. и доп.-М: Радио и связь, 1988.-128 с.; ил.-(Межизд. серия «Научно — популярная библио­тека школьника»)
ISBN 5-256-00037-3
В занимательной форме рассказано об исследованиях и разработках важней­ших систем современных роботов. Показано, как можно самим выполнить ту или иную систему робота из простейших электронных схем. Приведены практические схемы отечественных и зарубежных любительских конструкций роботов. По срав­нению с первым изданием (1980 г) материал значительно обновлен

Для широкого круга читателей.
1502000000-064

М---------------------52-87

046(01)-88 ББК 32.816
Рецензент В. М. Васильев
Научно — популярное издание
^ ВАДИМ ВИКТОРОВИЧ МАЦКЕВИЧ
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ РОБОТОВ
Научный редактор Л.Н.Ломакин

Редактор И. Н. Суслова Художественный редактор Н. С. Ш е и и Обложка художника Н. А Дороховой

Художник А. Г Бессонов

Технические редакторы Г. 3 Кузнецова, Л А. Горшкова Корректор Т С Власкина
ИБ № 1344
Сдано в набор 19.287 Подписано в печать 18.11.87 Т-19062 Формат 84 х 108Vs2 Бумага

офсетная I Гарнитура тайме Печать офсетная Усл. печ л. 6,72 Усл. кр.-отт. 27,96 Уч. изд. л.

6,77 Тираж 100000 экз. Изд № 21411 Зак № 191 Цена 50 к

Издательство «Радио и связь» 101000 Москва, Почтамт, а/я 693

Можайский полиграфкомбинат Сокиполиграфпрома

при Государственном комитете СССР по делам издательств,

полиграфии и книжной торювли г Можайск, ул. Мира, 93
ISBN 5-256-00037-3.

OCR Pirat

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Занимательная анатомия роботов iconМихаил Гаспаров Занимательная Греция ocr библиотека сно
«Гаспаров М. Л. Занимательная Греция»: Новое литературное обозрение; Москва; 2004
Занимательная анатомия роботов iconЭкзаменационные вопросы по дисциплине «Анатомия человека»
Анатомия и ее место в ряду биологических дисциплин. Значение анатомии для медицины. Методы анатомических исследований
Занимательная анатомия роботов iconАнатомия (анатомия опорно-двигательного аппарата) объемные требования...
Уровни организации живого организма. Строение клетки. Ткани, органы, системы органов
Занимательная анатомия роботов iconВопросы к экзамену по дисциплине «Анатомия и морфология человека»
Анатомия как наука: предмет изучения, задачи и методы анатомии, связь с другими науками. Понятие об органе, системе органов и аппарате...
Занимательная анатомия роботов iconЭкзаменационные вопросы По курсу анатомия человека Общетеоретические вопросы история анатомии
...
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия лёгких и органов...
Актуальность темы: Топографическая анатомия легких и средостения является теоретической основой торакальной хирургии
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия сердца и перикардиальной сумки»
Актуальность темы: Топографическая анатомия сердца и сердечной сумки служит анатомическим обоснованием технологии оперативных вмешательств...
Занимательная анатомия роботов iconОтчет по курсовому проекту по дисциплине «Расчет моделирование и конструирование оборудования»
Общий обзор систем и устройств смазывания мрс и промышленных роботов. Патентный обзор и обзор периодики
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия переднебоковой стенки живота»
Актуальность темы: Топографическая анатомия переднебоковой стенки живота является анатомической основой технологии грыжесечения,...
Занимательная анатомия роботов icon«Топографическая анатомия и оперативная хирургия надплечья и плеча»
Актуальность темы: топографическая анатомия надплечья и плеча верхней конечности служит обоснованием хирургических вмешательств на...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница