Робот из чего состоит: Как устроены роботы. Часть 1

Содержание

Как устроены роботы. Часть 1

Городской робот NASA имеет программно-управляемые камеры и датчики, которые позволяют ему работать автономно в разных условиях. URBIE исследует области, которые могут представлять потенциальную опасность для человека.

На самом базовом уровне, человеческие существа состоят из пяти основных компонентов:

- Структура тела
- Мышечная система для перемещения тела
- Сенсорная система, которая получает информацию о теле и окружающей среде
- Источник питания для активации мышц и датчиков
- Мозг, который обрабатывает информацию от сенсорной системы и управляет мышцами.

Конечно, у нас есть и несколько нематериальных атрибутов, таких как интеллект и мораль, но на чисто физическом уровне они также входят в приведенный выше список.

Робот состоит из тех же самых компонентов. Типичный робот имеет подвижную физическую структуру, какой-либо электродвигатель, сенсорную систему, блок питания и компьютерный "мозг", который управляет всеми этими элементами. По существу, роботы – искусственная версия живой жизни, это машины, которые копируют поведение людей и животных.

В статье далее рассмотрены основные концепции и принципы работы робототехники.

Joseph Engelberger, пионер промышленной робототехники, однажды заметил: "Я не могу определить, что такое робот, но я узнаю его, когда увижу." Если вы рассмотрите все разнообразные типы машин, которые люди называют роботами, можно заметить, что почти невозможно придумать для них всеобъемлющего определения. Есть различные мнения о том, что представляет собой робот.

Вы, наверное, слышали что-то о некоторых из этих известных роботов:

- R2D2 и C-3PO: интеллектуальные роботы в фильмах "Звездные войны"
- Sony AIBO: роботизированная собака, которая обучается через взаимодействие с человеком
- Honda ASIMO: робот, который может ходить на двух ногах, как человек
- Промышленные роботы: автоматизированные машины, которые работают на сборочных линиях
- Человекоподобные андроиды из "Star Trek"
- Battlebots: дистанционно управляемые бойцы
- Марсоходы NASA
- HAL: бортовой компьютер корабля в фильме Стэнли Кубрика "2001: Космическая одиссея"
- Робот-газонокосилка
- Робот в телесериале "Затерянные в космосе"

- Mindstorms: популярной комплект робототехники Лего.

Все эти системы считаются роботами. К этому приводит широкое толкование слова робот. Большинство робототехников (люди, которые конструируют роботов) используют более точное определение. Они отмечают, что роботы имеют перепрограммируемый "мозг" (компьютер), который управляет телом.

Согласно этому определению, роботы отличаются от других перемещающихся машин, таких как автомобили, наличием компьютерного управления. Сегодня многие автомобили имеют бортовой компьютер, но функции его ограничены. Вы контролируете большую часть элементов управления в автомобиле непосредственно через различные механические устройства. Роботы также отличаются от обычных компьютеров своей физической конструкцией - стандартные компьютеры не имеют связанного с ними физического тела.

В следующий раз мы рассмотрим основные компоненты, из которых состоят современные роботы.

Промышленные роботы

Подробнее

Промышленные роботы ― специальные устройства, предназначенные для выполнения двигательных управляющих функций в производственном процессе. Устройство состоит из манипулятора и программируемого специализированного контроллера, используемого для задания нужных промышленных задач. 

В настоящее время лидером в разработке и изготовлении промышленных роботов является компания Мицубиси, которая поставляет на современный рынок высокопроизводительные и простые в управлении системы.

Melfa: высокое качество специализированного оборудования

Промышленные роботы Melfa отличаются от аналогов компактностью, быстротой и наличием внедренной интеллектуальной технологии. Это позволяет применять устройства в ограниченных пространствах производственных ячеек. Между тем они сочетаются с различной внедряемой аппаратурой автоматики, используемой в производстве, в их числе программируемый контроллер Мицубиси. 

Mitsubishi Electric производит широкий ассортимент моделей промышленных роботов, чтобы удовлетворить весь спектр современных потребностей. Разумеется, все роботы Mitsubishi Electric отличаются мощностью, скоростью и компактностью.

Ассортимент продукции включает в себя почти универсальные роботы с шарнирным манипулятором с 6 степенями свободы и полезной нагрузкой от 2 до 20 кг, а также роботы SCARA с 4 степенями свободы и полезной нагрузкой от 3 кг до 20 кг для задач сборки и укладки.

Две специальные модели – уникальные промышленные роботы высокой точности с конструкцией параллельных рук для очень быстрых задач микрообработки с полезной нагрузкой от 1 до 5 кг, а также гибкий высокоскоростной робот SCARA для потолочного монтажа.

Использование промышленных роботов – это возможность значительно ускорить процесс производства, повысить точность и эффективность преследуемого результата. Приобрести устройства предлагается в нашей компании "КонСис". В каталоге представлено оборудование серии RH, RV и RP, используемое для проведения вертикально-поворотных, горизонтальных и микроработ в производственных условиях. Промышленные роботы и манипуляторы будут доставлены в нужные сроки и интегрированы в деятельность вашего предприятия.

 

Как работает роботизированная коробка передач — ДРАЙВ

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи.

После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Упрощённая схема работы 5-ступенчатой механической коробки передач.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Роботизированная КПП SensoDrive применяется на автомобилях марки Citroen.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Фирма Ricardo на примере «робота» Easytronic от модели Opel Corsa предложила заменить раздельные актуаторы для сцепления и выбора передачи одиночным электромагнитным актуатором. Благодаря этому уменьшились размеры и масса агрегата. И самое главное — механизм выбора передачи стал работать в восемь раз быстрее, а общий период разрыва потока мощности сократился до 0,35 с. Вверху — серийный Easytronic, внизу — рисунок разработки Ricardo.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Пионером массового использования преселективных коробок стал концерн Volkswagen, использующий DSG (S tronic у Audi) как на переднеприводных, так и на полноприводных моделях с продольно и поперечно установленными двигателями. Аббревиатура DSG (Direct Shift Gearbox — коробка прямого включения) стала нарицательным для коробок с двумя сцеплениями — хотя на самом деле это просто товарный знак.

Революционным решением стала появившаяся в начале 80-х трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа.

Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Состояние DSG при движении на первой передаче.

Муфтами блокированы шестерни 1-й и 2-й передач.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Состояние DSG после переключения на 2-ю передачу. 3-я передача ожидает своей очереди.

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.

Роботизированная коробка AMG Speedshift, устанавливаемая на новейший SL 63 AMG, представляет собой модифицированный мерседесовский «автомат» 7G-Tronic. Только крутящий момент вместо тяжёлого и инертного гидротрансформатора передаёт одинарное многодисковое «мокрое» сцепление. Благодаря применению сложных электрогидравлических актуаторов время переключения составляет 0,1 с.

Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.

Новости институтов развития

Образовательный комплекс разработан компанией Promobot – проектом Дальневосточного фонда высоких технологий (создан при участии РОСНАНО, Группа ВЭБ.РФ) – специально для Томского политехнического университета (ТПУ).

В Национальном исследовательском Томском политехническом университете начнут изучать сервисную робототехнику на российских роботах Promobot. Образовательный комплекс состоит из робота модели Promobot V.4 и сразу десяти комплектов Promobot Robox. Это первая поставка подобного комплекса в России — комплектация разработана для отделения робототехники и автоматизации ТПУ.

«Промобот — хороший пример отечественного робототехнического продукта, который успешно используется в разных странах мира. Новый робот и наборы комплектующих к нему будут использоваться в образовательном процессе у студентов всех курсов, в зависимости от задачи. С ними будут работать будущие мехатроники, специалисты по автоматизации и метрологии. Они на практике будут изучать программирование робототехнических систем, датчики, аспекты использования роботов в помещениях и взаимодействие робота с человеком, а также общие понятия и принципы, связанные с управлением комплексными техническими системами», — говорит врио ректора Томского политеха Андрей Яковлев.

Робот Promobot V.4 — это сервисный робот для работы в местах массового скопления людей. Робот может трудиться консультантом, администратором, гидом или сотрудником аэропорта. На базе промобота студенты ТПУ изучат как программирование, так и электронику и мехатронику. Набор Robox состоит из интерфейсной платы, датчика расстояния, сервопривода и программного обеспечения. Отличие от других образовательных продуктов в том, что отечественный Promobot Robox состоит из компонентов «реального робота», используемого в 40 странах мира, а не игрушечных или виртуальных моделей.

«Это может показаться очевидным, но робототехнику важно изучать на “настоящих” роботах. Мы предоставляем студентам уникальный кейс: российский робот, точные копии которого в данный момент работают по всему миру — от США до Австралии. Любое удачное решение может попасть из университетской лаборатории прямо к нашим разработчикам, а затем — появиться на роботе, скажем, в американском аэропорту», — комментирует директор по развитию Promobot Олег Кивокурцев.

Студенты инженерной школы информационных технологий и робототехники ТПУ научатся создавать и программировать роботов, которые будут помогать людям в выполнении различных задач: от обработки запросов в банках до доставки грузов. Для этого студенты познакомятся с технологиями управления роботами, распознавания лиц, сценариями общения людей и роботов, инструментами человеко-машинного взаимодействия на примере последней модели Promobot. В программе предусмотрено 6 лабораторных работ.

Компания Promobot основана в 2015 году в Перми. С того же года является резидентом Сколково. Сегодня Promobot — крупнейший производитель автономных сервисных роботов в Европе.

Будущее: Наука и техника: Lenta.ru

Сконструированный в США робот по имени Cassie пробежал пятикилометровую дистанцию. Об этом сообщает издание TechCrunch.

Cassie был произведен компанией Agility Robotics, прототип робота был создан в 2017 году профессором Джонатаном Хантом (Jonathan Hunt) из Университета штата Орегон. Робот имеет пару ног, компьютер и аккумулятор. Специалисты университета научили робота передвигаться и заставили пробежать дистанцию в пять километров.

Материалы по теме

00:02 — 17 января

Нам бы их проблемы

Смартфон-рулон, умный унитаз и датчик мочевого пузыря: самые странные изобретения 2021 года

00:07 — 15 марта 2020

Фантомные боли

Раскладушка Samsung, мощнейший Xiaomi и очередной убийца iPhone — главные смартфоны начала 2020 года

Устройство было спроектировано в рамках гранта в размере одного миллиона долларов от Министерства обороны США. Двуногий робот может использоваться в военных и гражданских целях — например, выступать в роли курьера. В рамках эксперимента Cassie смог преодолеть пятикилометровую дистанцию, передвигаясь непосредственно на двух ногах.

Журналисты отметили, что робот не поставил никаких рекордов, однако уверено прошел всю дистанцию. Cassie удалось пробежать пять километров за 53 минуты. Во время испытаний машина набрала максимальную скорость в 2,15 метра в секунду.

По словам инженеров, им удалось научить робота бегать на основе алгоритма обучения. Благодаря специально написанной программе искусственный интеллект научился балансировать и управлять собственным весом во время передвижения. «С Cassie мы действительно смогли достичь пределов возможностей оборудования и показать, на что он способен», — отметил участвовавший в исследовании студент университета Джереми Дао (Jeremy Dao).

В конце июля американские ученые отчитались о создании мягкого робота, который умеет играть в видеоигры. Устройство имеет роборуку, которая состоит из набора клапанов и различных цепей, приводящихся в движение не электричеством, а давлением жидкости или воздуха.

В ОЭЗ «Технополис Москва» создали робота для разбора угольно-графитовых реакторов

Резидент ОЭЗ «Технополис Москва» — компания «Специальное конструкторско-технологическое бюро прикладной робототехники» («СКТБ ПР»), разработала мобильный робототехнический комплекс для демонтажа графитовой кладки угольно-графитовых реакторов, сообщил генеральный директор ОЭЗ «Технополис Москва» Геннадий Дёгтев.

Комплекс состоит из мобильного робота, пульта дистанционного управления и магазина со специальным электрическим отрезным инструментом. Разработка позволяет дистанционно выполнять демонтажные работы на угольно-графитовых реакторах, которые ранее широко применялись на атомных электростанциях или промышленных объектах, например, при производстве оружия. Сейчас реакторы такого типа выводятся из эксплуатации.

«Разработка резидента ОЭЗ «Технополис Москва» исключает нахождение людей в зоне с повышенной радиацией. Оператор через пульт дистанционно управляет роботом, а с помощью видеосистемы, входящей в состав комплекса, контролирует выполнение работ. Манипулятор робота способен поднимать и переносить до 100 кг, такой грузоподъемности достаточно для извлечения графитовых блоков. С конца прошлого года разработка находится в Опытно-демонстрационном центре угольно-графитовых реакторов и сейчас проходит там опытную эксплуатацию», – сказал Геннадий Дёгтев.

Компания «СКТБ ПР» также создала специальный стенд, имитирующий графитовую кладку и основные элементы металлоконструкций реактора. На стенде были проведены первые испытания робота, которые подтвердили его функциональные возможности. В дальнейшем компания «СКТБ ПР» передаст стенд заказчику, на нем операторы с помощью робота смогут отрабатывать наиболее сложные операции по демонтажу и повышать свои практические навыки.

Компания «СКТБ ПР» активно сотрудничает с атомной отраслью. Так, в сентябре на Ленинградскую АЭС была отправлена созданная в ОЭЗ «Технополис Москва» роботизированная система для ремонта бассейнов выдержки отработанного ядерного топлива АЭС нового типа.

Подписывайтесь на ОЭЗ «Технополис Москва» в социальных сетях, следите за главными новостями ОЭЗ в telegram-канале и получайте все самые важные известия с доставкой в вашу почту в нашей еженедельной рассылке.

Оригинал пресс-релиза

Устройство (схема) промышленного робота. Приводы промышленных роботов. Механизмы промышленных роботов.

Устройство современных промышленных роботов довольно сложно. Этим объясняется то, что производители выполняют их обслуживание и ремонт практически всегда сами.

Устройство промышленного робота может быть различным в зависимости от типа робота: шарнирный робот, дельта робот или SCARA робот. Рассмотрим схему промышленного робота на примере шарнирного робота. Упрощенно робот состоит из следующих компонентов:

  • блока управления с пультом;

  • опорной конструкции;

  • привода руки манипулятора;

  • руки манипулятора;

  • запястья манипулятора;

  • захватного устройства.

Компоненты робота-манипулятора соединяются с помощью суставов (обычно от 4-х до 6). Каждый элемент представляет собой полую металлическую конструкцию с проложенными внутри коммуникациями. Каждое сочленение робота приводится в движение при помощи шаговых двигателей, которые позволяют частям робота перемещаться очень точно, при этом одинаково точно независимо от количества циклов.

Исполнительный механизм робота манипулятора представляет собой открытую кинематическую цепь, звенья которой последовательно соединены собой и обладают, как правило, одной степенью свободы. Подвижность робота определяется сочетанием и взаимным расположением сочленений, при это условно сочленения подразделяются на две группы: выполняющие транспортную функцию, предназначенные для вывода манипулятора в нужную позицию, и выполняющие ориентирующую функцию, отвечающие за ориентацию рабочего органа.  

На конце манипулятора промышленного робота устанавливается исполнительный (рабочий) орган. В качестве рабочего органа чаще всего выступает захват или иной специализированный инструмент. Как уже было сказано выше, самым распространенным видом исполнительного органа является схват, предназначенный для захвата и перемещения груза. Подробнее о захватах для промышленного робота вы можете прочитать по ссылке.

В общем виде все захватные устройства подразделяются на схватывающие, поддерживающие и удерживающие.

В качестве рабочего органа промышленного робота могут использоваться сварочные клещи, пульверизатор, фреза, дрель, нож, сварочная головка, отвертка и т.д.

Приводы промышленных роботов предназначены для приведения в движение звеньев манипулятора и бывают: электрические, гидравлические и пневматические. Об электрических приводах промышленных роботов мы немного сказали выше. Скажем еще, что электрические приводы роботов являются наиболее распространенными ввиду своей точности. Гидравлические приводы промышленных роботов обеспечивают большее усилие и быстродействие, однако они устанавливаются лишь на роботах очень большой грузоподъемности. Пневматические приводы не обладают большими развиваемыми усилиями и применяются на небольших роботах, когда необходимо обеспечить высокую скорость работы.

Следует отметить что механизмы промышленных роботов всех основных производителей обладают высокой износоустойчивостью, обеспечивая ресурс работы до обслуживания в несколько тысяч часов и более.

Контроллеры промышленного робота состоят из блока управления и пульта управления. Блок управления предназначен для управления роботом, при этом он может одновременно управлять несколькими роботами. Пульт управления предназначен для программирования робота или оперативного внесения изменений в его работу.

Если у вас есть какие-либо вопросы по устройству (схеме) промышленного робота вы всегда можете обратиться к специалистам компании АЛЬФА ИНЖИНИРИНГ. Мы будем рады проконсультировать вас по всем вопросам работы промышленного робота и в случае необходимости выполним внедрение робототехнической ячейки на базе роботов FANUC «под ключ».

Как работают роботы | HowStuffWorks

На самом базовом уровне человек состоит из пяти основных компонентов:

  • Структура тела
  • Мышечная система для перемещения структуры тела
  • Сенсорная система, которая получает информацию о теле и окружающей среде.
  • Источник питания для активации мышц и датчиков
  • Мозговая система, обрабатывающая сенсорную информацию и указывающая мышцам, что делать

Конечно, у нас также есть некоторые нематериальные атрибуты, такие как интеллект и мораль, но на самом деле физический уровень, приведенный выше список охватывает его.

Робот состоит из тех же компонентов. Типичный робот имеет подвижную физическую структуру, какой-то двигатель, сенсорную систему, источник питания и компьютерный «мозг», который управляет всеми этими элементами. По сути, роботы - это созданные человеком версии животной жизни - это машины, которые копируют поведение человека и животных.

В этой статье мы исследуем базовую концепцию робототехники и узнаем, как роботы делают то, что они делают.

Джозеф Энгельбергер, пионер промышленной робототехники, однажды заметил: «Я не могу дать определение роботу, но я узнаю его, когда вижу его.«Если вы рассмотрите все разные машины, которые люди называют роботами, вы увидите, что практически невозможно дать исчерпывающее определение. У всех свое представление о том, что представляет собой робот.

Вы, наверное, слышали о некоторых из этих знаменитых роботов:

  • R2D2 и C-3PO: умные говорящие роботы с множеством индивидуальности из фильмов «Звездные войны»
  • Sony AIBO: роботизированная собака, которая обучается через человеческое взаимодействие
  • Honda ASIMO: робот, который может ходить на двух ногах, как человек
  • Промышленные роботы: автоматизированные машины, работающие на сборочных линиях
  • Данные: почти человеческий андроид из «Звездного пути»
  • BattleBots: истребители с дистанционным управлением в Comedy Central
  • Роботы для обезвреживания бомб
  • Марсоходы НАСА
  • HAL: Судовой компьютер в фильме Стэнли Кубрика «2001: Космическая одиссея»
  • Robomower: робот для стрижки газонов от Friendly Robotics
  • Робот из телесериала «Затерянные в космосе»
  • MindStorms: популярный робототехнический комплект LEGO

Все эти вещи, по крайней мере, некоторые люди считают роботами.В самом широком смысле робот определяется как все, что многие люди считают роботом. Большинство робототехников (людей, которые строят роботов) используют более точное определение. Они указывают, что у роботов есть перепрограммируемый мозг (компьютер), который перемещает тело.

Согласно этому определению, роботы отличаются от других подвижных машин, таких как автомобили, из-за их компьютерного элемента. Во многих новых автомобилях есть бортовой компьютер, но он нужен только для небольших настроек. Вы управляете большинством элементов автомобиля напрямую с помощью различных механических устройств.Роботы отличаются от обычных компьютеров по своей физической природе - к нормальным компьютерам не прикреплено физическое тело.

В следующем разделе мы рассмотрим основные элементы, присутствующие в большинстве современных роботов.

Основные части робота

Робот - это машина, которая функционирует автоматически и может адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Хотя слово «робот» впервые было использовано в пьесе чешского писателя Карла Чапека 1921 года «Универсальные роботы Россума», люди со времен фараонов возились с машинами, которые работали без человеческого руководства.Главный продукт научной фантастики, роботы становятся все более важным сегментом нашего общества, выполняя множество работ, которые слишком опасны или утомительны для людей.

Система управления

На самом базовом уровне люди и другие животные выживают благодаря принципу, называемому обратной связью. Люди чувствуют, что происходит вокруг них, и соответствующим образом реагируют. Использование обратной связи для управления работой машины относится как минимум к 1745 году, когда английский владелец лесопилки Эдмунд Ли использовал этот принцип для улучшения работы своей ветряной мельницы.Каждый раз, когда ветер менял направление, его рабочим приходилось перемещать мельницу, чтобы компенсировать это. Ли добавил две ветряные мельницы поменьше к большей. Эти меньшие ветряные мельницы приводили в действие ось, которая автоматически поворачивала большую по направлению ветра.

Система управления роботом использует обратную связь так же, как и человеческий мозг. Однако вместо набора нейронов мозг робота состоит из кремниевого чипа, называемого центральным процессором или ЦП, который похож на чип, на котором работает ваш компьютер.Наш мозг решает, что делать и как реагировать на окружающий мир, основываясь на обратной связи с нашими пятью органами чувств. ЦП робота делает то же самое на основе данных, собранных устройствами, называемыми датчиками.

Датчики

Роботы получают обратную связь от датчиков, имитирующих человеческие чувства, таких как видеокамеры или устройства, называемые светозависимыми резисторами, которые действуют как глаза или микрофоны, которые действуют как уши. У некоторых роботов есть даже осязание, вкус и запах. ЦП робота интерпретирует сигналы от этих датчиков и соответствующим образом корректирует свои действия.

Приводы

Чтобы считаться роботом, устройство должно иметь тело, которое оно может перемещать в ответ на обратную связь от своих датчиков. Корпуса роботов состоят из металла, пластика и подобных материалов. Внутри этих корпусов находятся небольшие двигатели, называемые исполнительными механизмами. Приводы имитируют действие человеческих мышц по перемещению частей тела робота. Самые простые роботы состоят из руки с инструментом, прикрепленным для конкретной задачи. Более продвинутые роботы могут передвигаться на колесах или гусеницах. У гуманоидных роботов есть руки и ноги, которые имитируют движения человека.

Источник питания

Для работы робота необходимо питание. Люди получают энергию из пищи. После еды пища расщепляется и превращается в энергию нашими клетками. Большинство роботов получают энергию от электричества. Стационарные роботы-манипуляторы, такие как те, что работают на автомобильных заводах, можно подключать, как и любой другой прибор. Роботы, которые передвигаются, обычно питаются от батарей. Наши роботизированные космические зонды и спутники часто предназначены для сбора солнечной энергии.

Концевые эффекторы

Для взаимодействия с окружающей средой и выполнения поставленных задач роботы оснащены инструментами, называемыми концевыми эффекторами. Они различаются в зависимости от задач, для выполнения которых был разработан робот. Например, рабочие фабрики роботов имеют взаимозаменяемые инструменты, такие как краскораспылители или сварочные горелки. Мобильные роботы, такие как зонды, отправляемые на другие планеты, или роботы по обезвреживанию бомб часто имеют универсальные захваты, имитирующие функцию человеческой руки.

Что такое робототехника? Что такое роботы? Типы и использование роботов. Робототехника

БЫСТРО ВЛАГАЕТСЯ В ЛЮБОЙ АСПЕКТ НАШЕЙ ЖИЗНИ, ВКЛЮЧАЯ ДОМ.

Использование роботов

У роботов

есть множество вариантов использования, которые делают их идеальной технологией для будущего. Скоро мы увидим роботов почти повсюду. Мы увидим их в наших больницах, отелях и даже на дорогах.

Применение робототехники

  • Помощь в борьбе с лесными пожарами
  • Работа вместе с людьми на производственных предприятиях (известные как второстепенные боты)
  • Роботы, которые предлагают услуги пожилым людям
  • Помощники хирурга
  • Доставка посылок последней мили и доставка заказов на еду
  • Автономные бытовые роботы, выполняющие такие задачи, как уборка пылесосом и стрижка травы
  • Помощь в поиске предметов и их переноска по складам
  • Используется во время поисково-спасательных операций после стихийных бедствий
  • Детекторы наземных мин в зонах боевых действий

Производство

Обрабатывающая промышленность, вероятно, является старейшим и наиболее известным пользователем роботов.Эти роботы и коботы (боты, которые работают вместе с людьми) работают, чтобы эффективно тестировать и собирать такие продукты, как автомобили и промышленное оборудование. По оценкам, сейчас используется более трех миллионов промышленных роботов.


Логистика

Роботы для транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и контроля качества становятся незаменимыми для большинства предприятий розничной торговли и логистических компаний. Поскольку теперь мы ожидаем, что наши посылки будут доставляться с молниеносной скоростью, логистические компании используют роботов на складах и даже в дороге, чтобы максимально эффективно использовать время.Прямо сейчас роботы снимают ваши товары с полок, транспортируют их по складу и упаковывают. Кроме того, рост числа роботов последней мили (роботов, которые автономно доставляют вашу посылку к вашей двери) гарантирует, что в ближайшем будущем вы столкнетесь лицом к лицу с логистическим ботом.

Дом

Это больше не научная фантастика. Роботов можно увидеть повсюду в наших домах, они помогают по хозяйству, напоминают нам о расписании и даже развлекают наших детей.Самый известный пример домашних роботов - автономный пылесос Roomba. Кроме того, теперь роботы эволюционировали, чтобы делать все, от автономного стрижки травы до очистки бассейнов.


Путешествие

Есть ли что-нибудь более похожее на научную фантастику, чем автономные автомобили? Эти беспилотные автомобили больше не просто воображение. Сочетание науки о данных и робототехники, беспилотные автомобили захватывают мир штурмом. Автопроизводители, такие как Tesla, Ford, Waymo, Volkswagen и BMW, работают над новой волной путешествий, которая позволит нам расслабиться, расслабиться и наслаждаться поездкой.Компании, занимающиеся райдшерингом, Uber и Lyft также разрабатывают автономные райдшеринговые автомобили, для управления которыми не требуются люди.


Здравоохранение

Роботы добились огромных успехов в сфере здравоохранения. Эти механические чудеса используются практически во всех аспектах здравоохранения, от хирургических операций с помощью роботов до ботов, которые помогают людям оправиться от травм при физиотерапии. Примерами роботов, работающих в сфере здравоохранения, являются медицинские помощники Toyota, которые помогают людям вернуть способность ходить, и TUG, робот, предназначенный для автономных прогулок по больнице и доставки всего, от лекарств до чистки постельного белья.

Недавно фармацевтические компании использовали роботов, чтобы ускорить борьбу с COVID-19. Эти боты теперь используются для заполнения и запечатывания тампонов для тестирования COVID-19, а также используются некоторыми производителями для производства СИЗ и респираторов.

типов роботов - РОБОТЫ: Ваш путеводитель в мир робототехники

Нелегко определить, что такое роботы, и нелегко их распределить по категориям. У каждого робота есть свои уникальные особенности, и в целом роботы сильно различаются по размеру, форме и возможностям.Тем не менее, многие роботы обладают множеством общих функций. Вот 15 категорий, которые мы использовали для классификации роботов.

Аэрокосмическая промышленность: это широкая категория. Он включает в себя всевозможные летающие роботы - например, роботизированную чайку SmartBird и беспилотный летательный аппарат Raven, - но также роботов, которые могут работать в космосе, такие как марсоходы и Робонавт НАСА, гуманоид, который летал на Международную космическую станцию ​​и сейчас является обратно на Землю.

Потребитель: Роботы-потребители - это роботы, которых вы можете покупать и использовать просто для развлечения или для помощи в выполнении задач и домашних дел.Примерами являются робот-собака Aibo, пылесос Roomba, роботы-помощники на базе искусственного интеллекта, а также постоянно растущее разнообразие роботизированных игрушек и наборов.

Реагирование на стихийные бедствия: эти роботы выполняют опасную работу, например, ищут выживших после чрезвычайной ситуации. Например, после землетрясения и цунами в Японии в 2011 году Packbots использовались для обследования повреждений на атомной электростанции «Фукусима-дайити».

Дроны: также называемые беспилотными летательными аппаратами, дроны бывают разных размеров и имеют разные уровни автономности.Примеры включают популярные серии Phantom от DJI и Anafi от Parrot, а также военные системы, такие как Global Hawk, используемые для длительного наблюдения.

Образование: эта широкая категория предназначена для следующего поколения робототехников для использования дома или в классах. Он включает в себя практические программируемые наборы от Lego, 3D-принтеры с планами уроков и даже роботов-учителей, таких как EMYS.

Развлечения. Эти роботы созданы для того, чтобы вызывать эмоциональный отклик и заставлять нас смеяться, удивляться или трепетать.Среди них робот-комик РобоТеспиан, роботы из тематического парка Диснея, такие как Navi Shaman, и боты с музыкальными наклонностями, такие как Partner.

Экзоскелеты: Роботизированные экзоскелеты можно использовать для физической реабилитации и для восстановления возможности ходьбы парализованного пациента. Некоторые из них имеют промышленное или военное применение, давая владельцу дополнительную мобильность, выносливость или способность переносить тяжелые грузы.

Гуманоиды: Вероятно, это тот тип роботов, о котором думает большинство людей, когда они думают о роботе.Примеры роботов-гуманоидов включают Asimo от Honda, который имеет механический вид, а также андроидов, таких как серия Geminoid, которые созданы, чтобы выглядеть как люди.

Промышленный: Традиционный промышленный робот состоит из манипулятора, предназначенного для выполнения повторяющихся задач. Примером может служить Unimate, дедушка всех заводских роботов. В эту категорию входят также такие системы, как складские роботы Amazon и коллективные заводские роботы, которые могут работать вместе с людьми.

Медицина: Медицинские и медицинские роботы включают такие системы, как хирургический робот da Vinci и бионические протезы, а также роботизированные экзоскелеты. Система, которая может соответствовать этой категории, но не является роботом, - это Watson, суперкомпьютер IBM с ответами на вопросы, который используется в приложениях для здравоохранения.

Военные и безопасность: военные роботы включают наземные системы, такие как PackBot от Endeavour Robotics, используемые в Ираке и Афганистане для разведки самодельных взрывных устройств, и BigDog, предназначенные для помощи войскам в переноске тяжелого снаряжения.Роботы-охранники включают автономные мобильные системы, такие как Cobalt.

Исследования: Подавляющее большинство современных роботов рождается в университетах и ​​корпоративных исследовательских лабораториях. Хотя эти роботы могут делать полезные вещи, они в первую очередь предназначены для помощи исследователям в проведении исследований. Таким образом, хотя некоторые роботы могут соответствовать другим описанным здесь категориям, их также можно назвать исследовательскими роботами.

Самоуправляемые автомобили: многие роботы могут ездить сами, и все большее их количество теперь может водить и вокруг.Среди первых автономных транспортных средств были те, которые были созданы для соревнований автономных транспортных средств DARPA, а также новаторская беспилотная Toyota Prius от Google, которая позже превратилась в Waymo.

Дистанционное присутствие: Роботы телеприсутствия позволяют вам присутствовать в каком-либо месте, фактически не заходя туда. Вы входите в систему аватара робота через Интернет и водите его, видя то, что он видит, и разговариваете с людьми. Работники могут использовать его для сотрудничества с коллегами в удаленном офисе, а врачи - для проверки пациентов.

Под водой: излюбленное место этих роботов - вода. Они состоят из глубоководных подводных аппаратов, таких как Aquanaut, ныряющих гуманоидов, таких как Ocean One, и систем, основанных на биологии, таких как змеиный бот ACM-R5H.

Написано Эрико Гуиццо. Дата публикации: 2018-08-01; Дата изменения: 2020-05-28

Каковы основные типы роботов?

Существует шесть основных типов промышленных роботов: декартовы, SCARA, цилиндрические, дельта-формы, полярные и вертикально шарнирные.Однако есть несколько дополнительных типов конфигураций роботов. Каждый из этих типов предлагает различную конфигурацию соединения. Суставы в руке называются осями.

Готовы купить? Хотя мы продаем различные промышленные роботы, большинство из них представляют собой шестиосевые шарнирно-сочлененные роботы. Начните процесс выбора, связавшись с нашим отделом продаж по телефону 740-251-4312.

Общие типы промышленных роботов :

Шарнирно-сочлененный - Робот имеет вращающиеся соединения и может варьироваться от простых двух шарнирных конструкций до 10 или более соединений.Кронштейн соединен с основанием с помощью скручивающего шарнира. Звенья в рычаге соединены поворотными шарнирами. Каждый сустав называется осью и обеспечивает дополнительную степень свободы или диапазон движения. Промышленные роботы обычно имеют четыре или шесть осей.

Декартовы - Их также называют прямолинейными или портальными роботами. У декартовых роботов есть три линейных сустава, которые используют декартову систему координат (X, Y и Z). К ним также может быть прикреплено запястье, обеспечивающее вращательное движение.Три призматических шарнира обеспечивают линейное движение вдоль оси.

Цилиндрический - Робот имеет по крайней мере одно поворотное соединение в основании и по крайней мере одно призматическое соединение для соединения звеньев. Вращающийся шарнир использует вращательное движение вдоль оси шарнира, в то время как призматический шарнир движется линейно. Цилиндрические роботы работают в рабочей зоне цилиндрической формы.

Polar - Также называемые сферическими роботами, в этой конфигурации рука соединена с основанием с помощью скручивающего шарнира и комбинации двух вращающихся шарниров и одного линейного шарнира.Оси образуют полярную систему координат и образуют рабочую область сферической формы.

SCARA - Эта селективно податливая рука для роботизированной сборки, обычно используемая при сборке, имеет в основном цилиндрическую форму. Он имеет два параллельных шарнира, которые обеспечивают податливость в одной выбранной плоскости.

Delta - Эти паукообразные роботы построены из сочлененных параллелограммов, соединенных с общим основанием. Параллелограммы перемещают одиночный EOAT в куполообразной рабочей области.Эта конфигурация робота, широко используемая в пищевой, фармацевтической и электронной промышленности, способна совершать деликатные и точные движения.

Типичные промышленные роботы шарнирно сочленены и имеют шесть осей движения (6 степеней свободы). Такая конструкция обеспечивает максимальную гибкость. Шестиосевые роботы идеально подходят для:

Что такое робот? - Научный центр Карнеги

Спросите кучу экспертов по робототехнике, и вы получите кучу ответов. Вместо этого давайте спросим, ​​что такое робототехника? Робототехника состоит из машин, которые могут:

  • Sense - Датчики или устройства обратной связи позволяют записывать информацию об окружении машины в виде электронных значений.
  • Think - Эти электронные данные затем используются в сложных схемах, запрограммированных для выработки сигналов на другом (выходном) конце схемы.
  • Act - Актерское мастерство - наиболее очевидная часть робототехники. Электронные сигналы, которые были произведены в результате восприятия и мышления, затем управляют всем, для чего предназначен робот, например, поднимать больного человека, делать мимику лица или управлять двигателями, которые позволяют ему перемещаться вокруг препятствия.

Одно «экспертное» определение робота дается как «машина с как минимум тремя осями движения (например.г. запястье, локоть и плечо), прикрепленный инструмент и возможность перепрограммирования для различных задач ». Неплохое определение, если вам нравятся промышленные роботы.

Если роботу НЕОБХОДИМО восприятие окружающей среды, то Hoops, наша промышленная рука для баскетбольной стрельбы, совсем не робот. Без каких-либо датчиков Hoops снимает вслепую, полностью полагаясь на программиста, который в первую очередь делает правильный снимок, а затем точно повторяет снимок снова и снова.

Кто-то может даже возразить, что современные автомобили - это роботы с их обширным набором датчиков и запрограммированными схемами, разработанными для реагирования на дорожные условия и в двигатель.Однако никаких «осей движения» нет.

Выбор народа

Многие люди будут думать о R2-D2 или Горте как о роботах. Это модели человекоподобных роботов, машин, которые похожи на нас по внешнему виду или по поведению. Конечно, Горт был просто большим парнем в ОЧЕНЬ большом костюме, а R2-D2 полностью контролировался людьми за кадром фильма. Другие гуманоидные роботы, такие как ASIMO Хонды, настолько развиты, что даже действуют как мы - без помощи из-за кулис.

Для многих роботы - это роботы, особенно если они:

  • Гуманоид
  • Проворный
  • Общительный
  • Смарт

Некоторые роботы делают все это довольно хорошо - они чувствуют, думают и действуют как мы, выглядят как мы и прекрасно передвигаются - в то время как другие менее умны или вообще не кажутся роботами. Учитывая поразительные темпы технологических инноваций, вполне возможно, что определение робота станет шире и шире.Но это половина удовольствия!

Подробнее о роботах

Робот, определение Мериам-Вебстер

Беги в будущее

Как строятся промышленные роботы? Руководство по компонентам и движению рук роботов | XYZ

Одинаковы ли строения роботов и людей?

У роботов и людей есть общая черта. Люди и механические роботы - какими бы противоположными они ни казались, на самом деле они имеют одну и ту же основную структуру звеньев (костей) и суставов.Основной каркас промышленных роботов, состоящий в основном из роботов-манипуляторов, представляет собой комбинацию звеньев и шарниров. По отношению к человеческому телу части, которые могут свободно сгибаться и двигаться, такие как локоть и плечо, являются суставами, а кости, соединяющие эти суставы, эквивалентны звеньям робота. Принцип движения суставов и передачи энергии по связям распространен как у людей, так и у роботов.

Локоть и плечо человека - это суставы, а соединяющие их кости - звенья.

Роботы условно подразделяются на два типа в зависимости от того, как расположены их связи: 1) последовательная связь и 2) параллельная связь. Человеческая рука классифицируется как последовательное звено, поскольку ее суставы - плечо, рука и запястье - выровнены последовательно.

Промышленные роботы подразделяются на несколько категорий, таких как вертикальный шарнирный тип и горизонтальный шарнирный тип (робот для сборки с избирательным соответствием Arm-SCARA), в зависимости от движений суставов и конструкции.Пожалуйста, прочтите статью ниже для получения дополнительной информации.

Какие бывают виды промышленных роботов? Руководство по характеристикам основных 6 типов

В этой статье будет объяснено движение и внутреннее устройство промышленных роботов.

Сравнение движения робота и человека

Теперь давайте посмотрим на движение вертикального шарнирного типа, имеющего ту же механическую структуру, что и человеческая рука, в качестве примера.

Вертикальный шарнирно-сочлененный робот - это промышленный робот с последовательной связью.Обычно он состоит из шести шарниров (6 осей).

На следующем рисунке показано сравнение движения робота и человека.

Оси с 1-й по 3-ю - это поясница и рука, а оси с 4-й по 6-ю - от запястья до кончиков пальцев. Первые три оси перемещают запястье в определенное положение, а следующие три оси перемещают запястье свободно. Эта 6-осевая конструкция позволяет роботам свободно перемещаться, как и люди.

Давайте проверим реальные движения на видео.

Все топоры, от первого до шестого, двигаются как человек.

Что требуется для движения суставов?

Далее давайте подробно рассмотрим внутреннюю структуру промышленных роботов.

На рисунке ниже показана конструкция универсального робота с полезной нагрузкой для малых и средних грузов «R series» от Kawasaki Heavy Industries или Kawasaki. Эта серия R используется в широком диапазоне областей, таких как сборка электронных устройств и дуговая сварка.Поскольку кабели и жгуты могут быть встроены внутри руки, можно избежать помех для периферийного оборудования, и робот может работать в ограниченном пространстве. Его отличительная черта - быстрая работа, которая может соответствовать резким движениям.

На этой иллюстрации видно, что робот состоит из множества различных частей. Среди этих частей четыре особенно важных: привод, редуктор, энкодер и трансмиссия, каждая из которых будет объяснена отдельно.

Привод

Привод - это компонент, который функционирует как шарнир робота, который позволяет роботу перемещать руку вверх и вниз или вращаться, а также преобразует энергию в механические движения. Может быть трудно понять эту концепцию, но подумайте о двигателях в качестве примера. Точки, отмеченные красными кружками на рисунке ниже, представляют собой положение двигателей серии R.

Однако, если это простой двигатель, такой как те, что используются в наборах пластиковых моделей, невозможно выполнить точную работу, требующую точных движений и точности 0.01мм, например. Поэтому для промышленных роботов используется высокофункциональный двигатель, называемый серводвигателем, который может управлять положением и скоростью.

Наиболее распространенным источником энергии для приводов является электричество, но также можно использовать гидравлическую и пневматическую энергию. Некоторые приводы с гидравлическим приводом уникальны тем, что они могут генерировать большую мощность и обладают ударопрочностью.

Редуктор

Редуктор - это устройство для увеличения мощности двигателя.Один только двигатель ограничен по мощности, которую он может выдать. Для выработки большой мощности двигатели в основном используются в сочетании с этим редуктором. Области, обведенные синим кружком на следующем рисунке, представляют собой редукторы.

Если вы объедините шестерни с разным числом передач и уменьшите вращение двигателя в 10 раз, мощность двигателя будет умножена на 10. Это тот же принцип, что и велосипедная трансмиссия. Велосипеды имеют шестерни разного размера на переднем и заднем колесе.Обычно трансмиссия используется для переключения передач заднего колеса. Когда выбрана большая передача и количество оборотов колес сведено к минимуму, педалирование становится проще за счет скорости, но даже езда по крутым холмам становится намного проще. Другими словами, можно увеличить выходную мощность.

Кодировщик

Энкодер - это устройство, которое указывает положение (угол) вала вращения двигателя. Имея кодировщик, он может предоставить ощутимые данные о том, в каком направлении и сколько движется робот.Обычные оптические энкодеры имеют диск, прикрепленный к вращающемуся валу двигателя. Диск имеет прорези через равные промежутки времени, чтобы пропускать свет, и с обеих сторон диска расположены светодиоды (LED) и светоприемные элементы (фотодиоды) для различения интенсивности света (светлый и темный).

Когда двигатель вращается, свет либо проходит через щели, либо блокируется, поэтому угол поворота и скорость можно определить, считывая сигналы. Это позволяет серводвигателям точно контролировать положение и скорость.

Трансмиссия

Трансмиссия - это компонент, передающий мощность, вырабатываемую приводами и редукторами. Трансмиссия также может изменять направление и величину мощности. Рассматривая велосипед в качестве примера, как и раньше, цепь, которая соединяет кривошип с задним колесом, является трансмиссией. Велосипеды приводятся в движение, принимая вращательное движение от педалей и передавая его на заднее колесо с помощью трансмиссии.

Эта идея также применима к конструкции робота.Двигатель, используемый в роботах, обычно размещается рядом с суставами, но его также можно разместить вдали от суставов с помощью механизмов передачи, таких как ремни и шестерни. Например, в запястье роботов серии R, поскольку двигатель может быть установлен на локтевой части руки с помощью кондуктивного механизма, возможно компактное запястье.

Добавление функций с помощью сменного концевого эффектора

Люди могут выполнять различные задачи с помощью инструментов. В случае с промышленными роботами замена устройства, прикрепленного к их запястью, делает роботов очень универсальными и позволяет им выполнять самые разные работы.Это устройство называется «концевым эффектором», и существует огромное количество их, готовых к использованию, включая руки для подъема предметов, устройства вакуумного (всасывающего) типа, а также инструменты для сварки и покраски. Робот может выполнять очень широкий спектр работ, сочетая гибкое движение, осуществляемое валами робота, и концевые исполнительные механизмы для конкретных задач.

В этой статье подробно описана базовая структура промышленных роботов, и с ее помощью мы узнали о компонентах, из которых состоит эта структура, - где они расположены и какую роль они играют.Люди могут подумать, что нет необходимости знать или изучать, как устроен робот, при рассмотрении вопроса о внедрении роботов на рабочем месте. Тем не менее, наличие общего обзора поможет упростить определение таких вещей, как возможные виды движений и работ, если посмотреть на количество осей, которые имеет робот, или на то, как робота можно использовать в компании. Для компаний, желающих получить инструкции, подробная информация о каждом промышленном роботе и примеры применения доступны на веб-сайте Kawasaki Robot Division.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *