Логвинов экзамен Вопросы и ответы
.docxЭкзаменационные вопросы по дисциплине:
«Проектирование роботов и робототехнических систем»
Осенний семестр 2014-15 учебного года
-
Основные термины и определения. Назначение и классификация робототехнических систем. Технические требования и технические характеристики промышленных роботов.
-
Определение технических характеристик ПР на основе анализа технологических факторов.
Компоновка и структура робота определяется методом многокритериальной оценки, при этом учитывают :
1)Относительный объём и форму рабочей зоны.
2)Траекторию рабочего органа.
3)Требования техпроцесса по реализации нескольких степеней подвижности с заданными техпараметрами.
4)Площадь, занимаемая роботом.
5)Простота конструкции.
Погрешность позиционирования определяется исходя из технологических требований с коэф. запаса 1,2-1,7
Надо также разумно распределить погрешности по степеням подвижности.
-
Общая характеристика процесса проектирования. Состав проектной документации. Этапы проектирования промышленных роботов.
Этапы:
1)Техническое задание - комплекс проектных документов, дающих общее представление об объекте, принципе его работы, назначении и основных параметров, могут рассмотрены несколько вариантов.
2)Разработка эскизного проекта – на стадии эскизного проекта решается ряд конструкторских задач, конструкции основных деталей, способы их сопряжения и фиксации, способы регулирования и обслуживания.
3)Технический проект – полное представление об устройстве объекта, содержит текстовые и графические констр. документы.
Конструкторские документы: чертежи, схемы, спецификации. Чертежи общего вида, сборочные чертежи и чертежи деталей. Схемы - структурные, функциональные, принципиальные, соединений. Чертежи и схемы комплектуются спецификациями и перечнями элементов.
4)Корректировка документации
5)Технический документ для серийного производства
6)Серийное производство
7)Периодические испытания.
-
Агрегатно-модульный принцип построения ПР. Определение технических характеристик ПР на основе анализа технологических факторов.
Два направления проектирования ПР:
1)Создание универсального ПР
2)Специализированные ПР
Агрегат робота – совокупность деталей и узлов, образующих механизм, предназначенный для выполнения движения по одной степени подвижности.
Исполнительный модуль – агрегат + двигатель, редуктор, датчики обратной связи.
Модуль-привод – включает в себя датчики, двигатель, редуктор и устройство управления.
Достоинства:
-Возможность построения спецроботов под конкретную задачу, не обладающих избыточностью и достаточно дешёвых.
- Сокращение времени и трудоемкости проектирования, так как они создаются на базе узлов.
- Повышение надежности в следствии отработаности унифицированных узлов.
- Удешевление производства и эксплуатации ПР в следствии ограничении номенклатуры деталей и узлов.
- Сокращение сроков подготовки обслуживающего персонала.
Недостатки:
- Отказ от выгодных конструктивных решений в пользу менее выгодных, но соответствующих агрегатно-модульному построению ПР.
- Возможное снижение характеристик.
-
Нейронные сети в решении задач робототехники. Понятие многослойного персептрона. Схема реализации процесса обучения.
-
Параметры движения ПР. Коэффициент повышения производительности Кн при замене человека роботом.
-
Кинематические погрешности и мертвый ход преобразователей движения.
-
Погрешности ввода обобщенных координат, вызванные податливостью преобразователей движения приводов.
-
Опоры: конструктивные варианты и технические требования. Опорные узлы поступательного перемещения.
-
Опорные узлы вращательного перемещения.
-
Расчет звеньев на жесткость: формула Мора, правило Верещагина.
-
Расчет на прочность звеньев манипулятора при статических нагружениях.
-
Податливость преобразователей движений: вала, зубчатой передачи, шпоночных и шлицевых соединений, резьбового соединения, соединения винт-гайка качения. Податливость при параллельном и последовательном соединении упругих элементов.
-
Приводы ПР. Достоинства и недостатки пневматического и гидравлического приводов. Структурная схема гидро- и пневмопривода.
-
Гидравлические системы управления. Гидростатика: основное уравнение; распространение давления, преобразование давления. Критерий Рейнольдса. Кавитация.
-
Виды гидропривода. Схемы объемного гидропривода: классификация, достоинства и недостатки. Принципиальная схема насосного гидропривода.
-
Структура гидравлических систем управления. Гидравлическая схема управления манипулятором.
-
Типы гидравлических насосов.
-
Требования к гидравлическим жидкостям. Классы чистоты масел.
-
Пневматические системы роботов. Достоинства и недостатки.
-
Свойства газов. Изотермический, изобарический, адиабатический процессы, уравнение Бернулли.
-
Преобразователи движения. Передача винт-гайка качения: достоинства и недостатки, расчет геометрических параметров.
-
Передача винт-гайка скольжения. Кинематический и силовой р
асчеты передачи. Дифференциальная и интегральная передачи. -
Волновая зубчатая передача: конструкция, достоинства и недост
атки, передаточное отношение, расчет геометрических параметров, к,п.д. -
Планетарные передачи. Принцип работы и геометрический расчет.
-
Валы и оси. Проектировочный и проверочный расчеты.
-
Виды систем уравновешивания роботов. Грузовое уравновешивание статических нагрузок манипуляторов.
-
Муфты: назначение, классификация и конструкции.
-
Электромагнитные порошковые муфты.
-
Захватные устройства (ЗУ): классификация, характеристики и принцип действия. Кинематические схемы механических ЗУ.
-
Преобразователи движения механических схватов.
-
Захватные устройства; расчет усилий привода и захватывания, расчетные схемы. Основные схемы захватывания объекта.
-
Механические тормозные устройства: виды, требования, конструкция.
-
Направляющие устройства в роботах: основные типы. Направляющие с трением скольжения.
-
Направляющие с трением качения. Шариковые I,М-направляющие и шарикосплайновые направляющие.
-
Основные понятия, характеристики и показатели надежности.
-
Определение вероятности безотказной работы. Надежность в период нормальной эксплуатации и в период постепенных отказов.
-
Надежность сложных систем при последовательном и параллельном соединении независимых элементов,
-
Повышение надежности за счет резервирования.
-
Экстремальная робототехника. Определение и виды экстремальных роботов.
-
Области применения экстремальной робототехники.
-
Автоматизированные транспортно-складские системы (АТСС): типы и области применения, варианты компоновки линейного типа.
-
Конструктивная схема, принцип работы и технические характеристики роботов-штабелёров.
-
Методы проектирования роботов и робототехнических систем. Основные группы методов. Эвристические методы.
-
Цели и виды экспериментальных методов в создании роботов и робототехнических систем
-
Методы автоматизации процедур проектирования роботов. Методы оптимального проектирования.
-
Методы принятия решения решений в задачах параметрической оптимизации: однокритериальные задачи и задачи многокритериальной оптимизации.
-
Принятие решений при проектировании в условиях неопределенности.
-
Системный подход к проектированию роботов.