ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ………………..8
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..9
ГЛАВА 1. РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
В СОВРЕМЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ………………………………………..16
1.1 Общая характеристика промышленных роботов-манипуляторов...16
1.2 Области применения промышленных роботов-манипуляторов…...19
1.3 Классификация роботизированных технологических процессов…22
1.4 Аналитический обзор подходов к повышению эффективности
функционирования роботизированных технологических процессов…24
1.4.1 Критерии эффективности типового роботизированного
технологического процесса………………………………………..24
1.4.2 Способы повышения эффективности функционирования
роботизированных технологических процессов…………………27
1.5 Сравнительный анализ ключевых принципов планирования
оптимальных траекторий перемещения центральной точки инструмента
промышленного робота………………………….…………………...…..30
Выводы по первой главе………………………………………………………...36
ГЛАВА 2. НЕЙРО-НЕЧЕТКАЯ ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО
РОБОТА
МАНИПУЛЯТОРА……………………………………………………………...37
2.1 Обоснование целесообразности и постановка задачи синтеза
имитационной модели энергопотребления промышленного
робота…………………………………………………………………...….37
2.2 Расчет кинематики шестиосевого промышленного робота
и моделирование его траекторных перемещений………………………38
2.2.1. Разработка автоматизированного алгоритма расчета прямой
задачи кинематики механизмов шестиосевых промышленных
роботов-манипуляторов………………………………………...….39
3
2.2.2 Формирование кинематической модели механизма
промышленного робота
с
2.3
элементами
графической
визуализации………………………………………………………..43
Разработка
нейро-нечеткой
имитационной
модели
энергопотребления промышленного робота-манипулятора………...…48
2.3.1 Разработка общей схемы имитационной модели расчета
энергопотребления промышленного робота-манипулятора…….48
2.3.2
Синтез
электрическим
эталонной модели системы управления
приводом
на
принципах
модального
управления………………………………………………………….50
2.3.2.1 Расчет и настройка контура тока…………………...51
2.3.2.2 Расчет и настройка контура скорости……………...53
2.3.3
Синтез
нечеткой
модели
энергопотребления
промышленного робота-манипулятора с использованием
синтетических данных…………………………………………......58
2.3.2.2 Обучение нечетких моделей систем управления
электрическим приводом…………………………………....58
2.3.2.3 Исследование работы нечетких моделей систем
управления электрическим приводом промышленного
робота…………………………………………………….......61
2.3.3
Синтез
нейросетевой
модели
энергопотребления
промышленного робота-манипулятора с использованием
экспериментальных данных………………………………….……64
2.3.3.1 Разработка системы мониторинга динамических
параметров систем управления электрическим приводом
промышленного робота ………………………………...…..64
2.3.3.2 Реализация эксперимента по измерению скоростей
перемещения
осей
промышленного
робота
и энергетических затрат на перемещение…………….……66
4
2.3.3.3 Обучение нейросетевых моделей систем управления
электрическим приводом……………………………………69
2.3.3.4 Исследование работы нейросетевых моделей систем
управления электрическим приводом промышленного
робота-манипулятора……………………………….…….…72
2.4 Обоснование возможности агрегации синтезированных моделей
систем управления электрическим приводом осей промышленного
робота……………………………………………………………..……..…74
Выводы по второй главе…………………………………………………….…..75
ГЛАВА
3.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОПТИМИЗАЦИЯ
ПРОЦЕССА
РОБОТИЗИРОВАННОГО
С
ПРЕОБЛАДАНИЕМ
ДЛИННОХОДНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ НА БАЗЕ НЕЙРОСЕТЕВОЙ
ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ……………….…..78
3.1 Роботизированный технологический процесс укладки грузов…….78
3.2 Алгоритм формирования нейросетевой имитационной модели
энергопотребления и затрат времени роботизированного
технологического процесса………………………………………………81
3.3
Автоматизированный
синтез
нейросетевой
энергопотребления и затрат времени роботизированного
модели
технологического процесса укладки………………………………….…86
3.3.1
Формирование комплекса траекторий перемещения
в
рабочем
пространстве
промышленного
робота
манипулятора................................................................................86
3.3.2 Разработка управляющей программы для проведения
измерений энергопотребления и затрат времени промышленного
робота-манипулятора………………………………………………88
3.3.3 Описание измерительного оборудования для проведения
эксперимента…………………………………………………….…91
3.3.4 Обработка результатов эксперимента по измерению
энергопотребления и затрат времени……………………………..93
5
3.3.5 Формирование нейросетевой модели энергопотребления и
затрат времени роботизированного технологического процесса
укладки……………………………………………………...……....95
3.3.6
Разработка
перемещений
алгоритма
промышленного
3.4.
оптимизации
робота
траекторных
в
составе
роботизированного технологического комплекса укладки…..…98
3.3.7 Представление результатов синтеза и решение
оптимизационной задачи…………………………………………102
Технологии автоматизации синтеза нейросетевых моделей
промышленных роботов в составе роботизированных технологических
комплексов……………………………………………………………….105
3.5
Оценка энергетической выгоды от проведения процедур
оптимизации
роботизированного
технологического
процесса
с преобладанием длинноходных перемещений…………………….….107
Выводы по третьей главе…………………………………………………...….110
ГЛАВА 4. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПОДХОДА К ПОИСКУ ОПТИМАЛЬНОГО
ПОЛОЖЕНИЯ
ЗАГОТОВКИ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ
ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА, ВЫПОЛНЯЮЩЕГО КОМПЛЕКС
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ОПЕРАЦИЙ
С
ПРЕОБЛАДАНИЕМ
КОРОТКОХОДНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ…...….111
4.1 Роботизированный технологический процесс механической
обработки…………………………………………………………...……111
4.2
Автоматизированный алгоритм поиска энергоэффективных
областей
рабочего
пространства
промышленного
робота
манипулятора…………………………………………………………….114
4.2.1 Разделение рабочего пространства промышленного робота в
составе
роботизированного
технологического
комплекса
механической обработки………………………………………....115
6
4.2.2 Разработка управляющей программы для проведения
измерений энергопотребления на исполнение эталонного набора
технологических операций…………………………………...…..117
4.2.3 Описание измерительного оборудования для проведения
эксперимента…………………………………………………...…119
4.2.4 Обработка результатов эксперимента по измерению
энергопотребления промышленного робота……………………122
4.2.5 Формирование непрерывной модели энергопотребления
промышленного робота в составе роботизированного
технологического комплекса механической обработки……..…126
4.2.6 Разработка алгоритма оптимизации положения заготовки
в рабочем пространстве промышленного робота………………128
4.2.7 Разработка алгоритма поиска оптимального положения
заготовки в рабочей зоне промышленного робота с учетом
характера распределения точек траекторий перемещения….…132
4.3 Экспериментальное подтверждение эффективности разработанных
алгоритмов оптимизации……………………………………………..…135
4.4 Особенности автоматизации разработки нейросетевых моделей
оптимизации
роботизированных
технологических
процессов
с преобладанием короткоходных перемещений………………..……..137
4.5
Оценка энергетической выгоды от проведения процедур
оптимизации
роботизированного
технологического
процесса
с преобладанием короткоходных перемещений………………………139
Выводы по четвертой главе……………………………………………………141
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...…142
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………..145
ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………...…160
ПРИЛОЖЕНИЕ 1………………………………………………………………161
ПРИЛОЖЕНИЕ 2………………………………………………………………163
ПРИЛОЖЕНИЕ 3………………………………………………………...…….173
7
ПРИЛОЖЕНИЕ 4………………………………………………………………176
ПРИЛОЖЕНИЕ 5………………………………………………………………185
ПРИЛОЖЕНИЕ 6……………………………………………………………....186
ПРИЛОЖЕНИЕ 7………………………………………………………………188
ПРИЛОЖЕНИЕ 8……………………………………………………………....191
ПРИЛОЖЕНИЕ 9………………………………………………………………192
ПРИЛОЖЕНИЕ 10……………………………………………………………..194
ПРИЛОЖЕНИЕ 11………………………………………………………..……195
ПРИЛОЖЕНИЕ 12……………………………………………………………..196
ПРИЛОЖЕНИЕ 13……………………………………………………………..197
ПРИЛОЖЕНИЕ 14……………………………………………………………..199
ПРИЛОЖЕНИЕ 15……………………………………………………………..200
ПРИЛОЖЕНИЕ 16……………………………………………………………..201
ПРИЛОЖЕНИЕ 17…………………………………………………………..…202
ПРИЛОЖЕНИЕ 18……………………………………………………………..207
ПРИЛОЖЕНИЕ 19………………………………………………………..……208
ПРИЛОЖЕНИЕ 20……………………………………………………………..209
