2. Билет №6

3. 1. Нейроны.

Эти нервные клетки являются «элементной базой» рассматриваемых систем. Существует много типов нейронов, специализирующихся на восприятии внешней информации, ее преобразовании, хранении, передаче и воздействия на мышцы. В организме человека миллиарды нейронов, которые соединены в нейронную сеть, охватывающую все тело. Нейрон имеет несколько входов, на которые поступают сигналы от других нейронов через отростки тел нейронов – дендриты, и один разветвленный вход - аксон. Его соединения с дендритами, и один разветвленный выход – аксон. Его соединения с дендритами других нейронов осуществляются через утолщения – синапсы.

Сигналы на входе и выходе – электрические импульсы, их интенсивность определяется частотой следования и величиной. Сигналы могут быть возбуждающими или тормозящими. Входной сигнал является нелинейной функцией суммы входных сигналов, которые алгебраически складываются с различными весовыми коэффициентами.

П ри превышении суммарным входным сигналом порога нечувствительности нейрона последний возбуждается и генерирует выходной импульс, который распространяется по аксону.

Обобщенная схема управления движением, которая выполняет информационно - управляющие функции. Она обрабатывает информацию, получаемую от органов чувств (сенсорных систем ), формирует и корректирует модель внешней среды, обеспечивая ее соответствие текущей ситуации, вырабатывает адекватные решения (реакции) в виде заданий на определенные действия и контролирует их выполнение.

4. 2. Роботы-андроиды

Андроид – это человекоподобный робот. Сходство ищут именно по внешним признакам строения: две руки, две ноги, голова и туловище.

17 в - появление первых подвижных человекоподобных механических фигур – андроидов (андроид алхимика Альберта Великого представлял собой куклу ростом с человека, которая, когда стучали в дверь, открывала и закрывала ее, кланяясь). Работы по созданию андроидов – большее развитие в 18 в. Созданы: андроиды-музыканты, рисовальщики («флейтист» - ростом с человека, подвижными пальцами исполнял 11 мелодий с помощью заложенной программы). Отечественные устройства: 1820 – открыт «Храм очарований», обслуживаемый механическими слугами. В конце XX в. возродился интерес к роботам-андроидам. Стало воз­можным создание подобных устройств для обеспечения вполне реальных потребностей. Создан - робот способен двигаться по лестнице и преодолевать другие препятствия, выполнять весьма сложные манипуляции и вести диалог с человеком. Робот предна­значен для домашних работ, может быть гидом, экскурсоводом и т. п. Вес — 43 кг, скорость ходьбы — до 1,6 км/час.

Трудностью на пути к созданию андроида является имитация естественного коммуникативного поведения человека. Ведь человек не просто разговаривает, он выражает самые разные эмоции и мысли. Научить робота понимать обращенную к нему речь и выражать определенные чувства – это пока удается сделать на данном этапе. В будущем, роботы научатся понимать не только обычную речь, но и невербальные сигналы (например, жесты и мимику), смогут общаться с людьми на разные темы. Требование внешнего сходства андроида с человеком приводит к необходимости решения целого ряда технических задач, например, прямохождение андроида должно быть устойчивым, а его “руки” должны позволять ему перемещать грузы и манипулировать предметами. При этом движения андроида, скорее всего, будут оставаться не “естественными”, пока его руки и ноги будут работать на основе механических приводов и систем, которые имеют целый ряд недостатков. Принципиальным были бы решения на основе специальных синтетических материалов, которые могли бы взять на себя функцию мышц и заменить собой электрические и пневматические приводы. В настоящее время синтетические мышцы находятся на стадии разработок. Для игр в паре с человеком, гиды, развлечение людей, уход за недееспособными, интервьюеры. Ибн Сина – один из самых продвинутых, говорит на арабском, может найти свое место в самолете, общаться с распознает эмоции.

Пример:

Разработанный компанией Aldebaran Robotics, робот ростом 58 сантиметров обладает полным спектром движений, позволяющих ему вставать из положения сидя, а так же ходить. Даже если робота ненароком опрокинуть, он самостоятельно поднимется на ноги.

Заводится Nao от легких похлопываний по голове, именно там находится тактильный сенсор, реагирующий на прикосновения. Кроме сенсора, в голове находятся две камеры, сканирующие и изучающие предметы. Робот наделен 25 степенями свободы, например, только на руки приходятся 10 степеней. Четыре микрофона для распознавания речи настроены на английский и французский язык. Nao работает под управлением операционной системы Linux.

Билет №7.

1. Мышцы.

2. Применение промышленных роботов на вспомогательных операциях.

1. Тело человека приводится в движение с помощью поперечно­полосатых мышц. Их основу составляет так называемый анизотропный элемент (диск) в виде круглой пластинки размером в красное кровяное тельце. Под действием управляющего сигнала этот элемент резко сокра­щается (в течение примерно 1 мс). После этого для возврата в исходное состояние ему требуется вдвое-втрое большее время.

Изотропные элементы играют роль амортизаторов, быстро растягиваясь при импульсном сжатии ани­зотропных элементов, а затем плавно возвращаясь в исходное состояние. Цепочки анизотропных и изотропных элементов образуют волокна. Из этих волокон, объединенных в пучки по 10—15 в каждом, и состоит мышца.

В одном пучке могут находиться волокна разных типов. Время сокраще­ния волокон лежит в пределах 10—200 мс, а развиваемое ими усилие — от 1 до 1000 Н.

Управление мышцей осуществляется сериями импульсов, поступающих от мотонейронов и следующих с частотой 50—200 импульсов в секунду. В зависимости от количественного соотношения входящих в мышцу во­локон разных типов образуются соответственно мышцы различного ти­па от быстродействующих до медленнодействующих, но более вынос­ливых.

Мышца— это двигатель одностороннего действия, т. е. при поступлении сигнала она может только сокращаться, создавая усилие в одном направлении. Поэтому мышцы крепятся к костям по ба­лансной схеме, образуя пары противоположно действующих мытц- антагонистов. Когда одна из этих мышц, сокращаясь, осущест­вляет относительное перемещение костей в одном направлении, другая мышца растягивается, подготавливаясь к выполнению движения в про­тивоположном направлении.

1 – мышца-сгибатель, 2 - разгибатель

2. Одна из актуальных задач робототехники — замена рабочих, занятых на вспомогательных операциях. Основными по значению типами РТК, где роботы играют вспомогательную роль, являются РТК механообработки, штамповки, прессования пластмасс, литья под давлением и внутрицехового транспорта.

Роботизированные технологические комплексы:

• Механообработки;

• Холодной штамповки;

• В кузнечно-штамповочном производстве;

• Для литья под давлением.

1. Механообработки.

Область применения – обслуживание металлорежущих станков. Функция: загрузки – разгрузки оборудования, т.е. установки обрабатываемой детали и снятие её по окончанию обработки. Аналогичные операции ПР осуществляют и при обслуживании другого вида оборудования. А также операции: смазка пресс-форм, погружение детали в жидкость, межоперационная транспортировка, штабелирование и так далее.

Оборудование: станки токарные сверлильные, фрезерные, зубообрабатывающие, шлифовальные и т.д. Требования: автоматический режим работы, согласуемость его системы управления с системой ПР, возможность доступа манипулятора ПР в зону установки детали.

2. Холодная листовая штамповка. Почему? Травмоопасность, монотонность и легкость применения ПР. Операции загрузка пресса- разгрузка штампа. Особенность: необходимость обеспечить большое быстродействие , поскольку цикл работы измеряется несколькими секундами. Захват с помощью вакуумных присосок. Два манипулятора: для загрузки и разгрузки. Простое цикловое управление, не больше трех степеней свободы и цилиндрическую систему координат.

3. Кузнечно-штамповочное производство. Стимул для автоматизации - тяжелые условия работы в кузнечных цехах. Применяются манипуляторы с ручным и автоматизированным управлением – ковочные телеоператоры, управляемые квалифицированными кузнецами. РТК свободной поковки включает обычно гидравлический пресс и манипулятор, с помощью которого оператор – кузнец осуществляет манипулирование заготовками при ковке.

4. Для литья под давлением. Эффективность применения ПР для обслуживания машин литья под давлением связана с тем, что при обслуживании их рабочим значительны потери металла из-за неточности его дозирования и брызги при заливке, а также простой оборудования, вследствие человеческого фактора. Условия труда тяжелые и вредные для здоровья. РТК состоит из раздаточной печи, машины литья под давлением, пресса для обрубки литников, робота заливщика и робота для взятия отливки и охлаждения в баке с водой.

Работы в кузнечных цехах. Автоматизация такого произ­водства представляет значительные трудности, связанные со сложностью работы кузнеца. Поэтому наряду с ПР здесь широко применяют манипу­ляторы с ручным и автоматизированным управлением — ковочные теле­операторы, управляемые квалифицированными кузнецами. Помимо собственно штамповки автоматизации подлежат операции за­грузки заготовок в нагревательную печь, извлечения нагретой заготовки из печи, перемещения ее к ковочному прессу, манипулирования заготов­кой при ковке, укладки готовой поковки в магазин. Кроме того, имеется еще ряд таких вспомогательных операций, как смазка и обдувка штампа (сдув окалины), обрезка облоя с детали и укладка его в тару.

Билет № 8.

1. Центральная нервная система.

2. Технологические и вспомогательные роботы

1.

Передний мозг состоит из конечного мозга и промежуточного мозга. В конечный мозг входят большие полушария — левое и правое, вклю­чающие "новую кору", которая у человека превосходит всю остальную часть мозга. Соединены полушария мозолистым телом и нервными пу­тями. В каждом полушарии различают 4 доли: лобную, височную, теменную и затылочную. В коре имеется сенсомоторная область, кото­рая состоит из связанных сенсорных областей (соматосенсорной, полу­чающей информацию от внутренних рецепторов; зрительной; слуховой; обонятельной) и моторной области.

Входящая в конечный мозг лимбическая система объединяет информа­цию от отдельных органов чувств и играет важную роль в поведении, направленном на выживание (питание, чувство опасности, размноже­ние).

Промежуточный мозг включает таламус и гипоталамус. В таламусе осу­ществляется промежуточная обработка идущей к коре сенсорной инфор­мации (кроме обонятельной, которая обрабатывается в гипоталамусе) и части идущей "вниз" моторной информации. Гипоталамус вместе с лимбической системой определяет эмоциональное и мотивационное поведе­ние. (также биохимические процессы — кровяное давление, дыхание, температура, водный баланс, чувства голода и насыщения).

Ствол мозга управляет зрительными, слуховыми и двигательными рефлексами. Через него проходят вверх и вниз пути, связанные с рефлектор­ной и двигательной деятельностью.

Ретикулярная формация ствола мозга ответственна за выбор типа пове­дения (бежать от опасности или нападать и т. п.), регулирует чередова­ние сна и бодрствования, обеспечивает устойчивость позы в поле силы тяжести.

Мозжечок вместе с варолиевым мостом образуют задний мозг. Через них проходят информационные пути вверх и вниз. Кроме того, мозжечок обеспечивает координацию движений, поддерживает тонус и регуляцию мышц.

Продолговатый мозг является продолжением спинного мозга в черепе. Через него из спинного мозга вверх идет информация о положении час­той тела и мышечном тонусе, а вниз— двигательные сигналы.

Спинной мозг расположен в позвоночнике и разделен на сегменты, кото­рые управляют отдельными частями тела. Для этого в каждом сегменте имеются сенсорные нервные клетки и управляющие мышцами мотоней­роны. Сегменты соединены нервными волокнами, которые идут вдоль спинного мозга.

Обработка информации от внешних рецеп­торов на примере зрительной и слуховой информации. Импульсы от све­точувствительных клеток сетчатки глаз пред­варительно преобразуются 2 последующими слоями клеток сетчатки и по зрительному нерву идут в головной мозг. Поступает зрительная инфор­мация в 2 адреса: во-первых, по более древнему пути — в средний мозг, где она используется для ориентации (поворот головы, туло­вища и самих глаз); во-вторых, через таламус, в котором выполняется еще одна ее предварительная обработка, в зрительную область коры (в задней части головы). При хорошей освещенности скорость передачи зрительной информации достигает 10⁹ бит/с.

В результате предварительной обработки зрительной информации в сет­чатке глаз ее объем уменьшается более чем на порядок. Ее цель - выявить наиболее существенные для формирования поведения особенности внешней среды.

Представление о внешнем мире с позиций возмож­ных реакций организма формируется на более высоком уровне на основе сопоставления зрительной информации с другими видами сенсорной ин­формации. Уже у кошки в мозгу имеются специализированные слои кле­ток, выявляющие контуры объектов и опре­деляющие значения углов в местах изменения направления контурных линий.

2. По типу выполняемых операций все промышленные роботы делятся на роботов технологических, которые выполняют основные технологиче­ские операции, и роботов вспомогательных, предназначенных для вы­полнения вспомогательных технологических операций по обслуживанию основного технологического оборудования. Технологические роботы относятся к основному технологическому оборудованию, а вспомога­тельные можно отнести к средствам автоматизации.

Технологические роботы предназначены исключительно для выполнения определенных основных технологических операций, поскольку это обусловливается особенностями их кинематики и системы управления. Для них номинальную массу рабочего органа принимают исходя из статистических данных. Для получения очень высокой точности позиционирования, необходимой для технологических роботов, управление передвижением осуществляется с применением замкнутого привода, осуществляющего контроль положения робота на всем пути его перемещения. Номинальная грузоподъемность равна сумме масс объекта манипулирования и схвата для транспортных роботов и массе рабочего органа (клещей, пульверизатора, сварочной горелки).

Роботы вспомогательные - выполняющие вспомогательные технологические операции по обслуживанию технологического оборудования. Технологические роботы относятся к основному технологическому оборудованию, а вспомогательные можно отнести к средствам автоматизации.

Хотя внедрение ПР на основных операциях требу­ет значительно больших (в 3—4 раза) затрат, чем на вспомогательных операциях, именно здесь достигается наибольшая эффективность приме­нения ПР при высвобождении рабочих. Велик и социальный эффект в связи с вредностью для человека ряда таких операций (например, окра­ска, сварка) или с их монотонностью (например, сборка на конвейере). В машиностроении основными типами технологических комплексов, в которых ПР получили широкое применение на основных операциях, яв­ляются комплексы сборки, сварки, нанесения покрытий, шлифования, зачистки, клепки.

Применение технологических роботов повышает производительность труда, дает экономию производственной площади и позволяет осуществить комплексную автоматизацию сборочного произ­водства в целом.

Хотя, как было отмечено ранее, стоимость автоматизации вспомогательных операций в 3—4 раза ниже, чем основных, степень их автоматизации почти вдвое ниже.

Билет № 9.

1. Динамические уровни управления движением.

2. Сварочные робототехнические комплексы.

1. Существует три динамических уровня (исполнение движений путем управления мышцами на основе внешней информации, рефлекторного связанного управления несколькими звеньями тела, рефлекторного управления отдельными звеньями).

Два нижних динамических уровня управления — это управление по жестким (врожденным) про­граммам, т. е. это уровни рефлекторного управления. Управление на них осуществляется через спинной мозг, но в нем участвует и головной мозг — нижние отделы мозжечка (обеспечение тонуса мышц и позы) и передний мозг (связанное программное управление).

Рефлекторное управление отдельным суставом. Контур управления од­ной мышцей, реализованный в сегменте спинного мозга, которому под­чинен сегмент тела, включающий эту мышцу, состоит из 3 частей — слоя мотонейронов, управляющих мышцей, сенсорного слоя, связанного с внутренними рецепторами мышцы и сухожилий, и расположенного меж­ду ними слоя, осуществляющего обработку информации и запоминание готовых программ, реакций на определенные воздействия.

Совокупность двух таких систем управления мышцами-антагонистами обеспечивает управление движением отдельного сустава. Кон­туры управления мышцами перекрестно связаны друг с другом сигнала­ми позиционной обратной связи по длине мышцы. Сигналы от рецепто­ров сокращаемой мышцы помимо воздействия по цепи обратной связи на мотонейроны своей мышцы, обеспечивая ее сжатие, одновременно воздействуют с обратным знаком на мотонейроны мышцы-антагониста, снижая ее возбуждение, т. е. ослабляя ее сжатие и тем самым уменьшая противодействие сокращающейся мышце. При подходе к заданному по­ложению сустава, когда необходимо осуществить торможение, мышцы меняются ролями и на мышцу-антагонист подается сигнал, вызывающий ее сокращение.

Рефлекторное связанное управление несколькими звеньями конечностей чела.

Это второй динамический уровень управления, который обеспечивает совместное целенаправленное движение суставов одной или не­скольких конечностей без использования сенсорной информации о внешней среде.

Связанное управление двумя конечностями осуществляется путем управ­ления определенными суставами этих конечностей одним сегментом спинного мозга. Помимо сегментов спинного мозга на этом уровне в управлении участвуют наиболее древ­ние области переднего мозга, в которых на основании информации, по­лучаемой от внутренних рецепторов, создается общая картина положе­ния всех частей тела и вырабатывается двигательная реакция, которая передается в спинной мозг.

Этот уровень управления, в основном исполнительный, отрабатывает команды вышестоящих уровней. Однако имеются определенные типы движений, для которых этот уровень является самым верхним. Это различные ритмичные движения, не требующие оперативной информации о внешней среде.

Управление с использованием внешней информации.

Этот третий уровень управления ответствен за выполнение движений с использованием ин­формации от внешних рецепторов. В нем участвуют все отделы головно­го мозга вплоть до самых молодых. Реализуется он двумя параллельны­ми путями.

Первый путь— это древний экстрапирамидный путь управления более сложными движениями, которые постепенно осваивались живыми орга­низмами в процессе эволюции и для реализации которых требовалось привлекать все более сложную сенсорную информацию. На основе по­следней на этом уровне вырабатываются задания для второго уровня, затем они оперативно корректируются в ходе реализации.

Второй, пирамидный путь, возникший всего несколько миллионов лет тому назад, реализует наиболее совершенные и сложные движения, кото­рые не удается выполнить первым путем на базе ранее освоенных реф­лекторных движений.

В целом, рассмотренный третий уровень управления ответствен за ориен­тацию во внешнем пространстве тела и органов чувств на объекты внеш­ней среды, локомоции и манипуляции, а также за выполнение таких сложных движений, как, например, упражнения на гимнастических сна­рядах, метание предметов, жонглирование ими, копирующие движения (срисовывание и т. п.).

Описанное трехуровневое управление движениями наряду с такими оче­видными достоинствами, как максимальное быстродействие реакций (отдернуть руку и т. п.), возможность обучения имеет и определенные недостатки: движения зачастую получаются не­оптимальными, не использующими всех возможностей двигательной системы организма.

Управление мышцами непосредственно сверху позволяет не только по­лучать лучшее качество движений, но и осуществлять принципиально новые типы сложных движений, не реализуемых с помощью экстрапира­мидного пути.

2. Из многочислен­ных видов сварки ПР получили основное применение на контактной точечной, дуговой, а также на электронно-лучевой сварке. Контактная то­чная сварка осуществляется путем нагрева импульсным электрическим током. Рабочими органами ПР для выполнения такой операции являют­ся сварочные клещи. Существуют сварочные ПР, у которых манипулятор заканчивается одним электродом, а вторым электродом служит само свариваемое изделие. Промышленные роботы для контактной точечной сварки имеют специальную конструкцию, которая предусматривает размещение сварочного трансформатора и токопроводящего кабеля, идущего от него к сварочным клещам. Сварочный трансформатор расположен обычно на манипуляторе ПР, в том числе и непосредственно в его рабочем органе (для того, чтобы максимально со­кратить длину кабеля от трансформатора к сварочным клещам, по коото­рым проходит большой импульсный сварочный ток). Грузоподъемность таких сварочных ПР составляет 20—30 кг. Управление ПР, применяемых для контактной точечной сварки, — дискретное позиционное. Устройст­во управления рассчитано на работу в условиях помех, создаваемых импульсами сварочного тока.

Дуговая сварка— более сложный технологический процесс. Он требует осуществлять непрерывное перемещение сварочного электрода с определенной скоростью по сложной траектории вдоль свариваемого шва с одновременным поперечным его перемещением. Электрод при этом должен сохранять определенную ориентацию по отношению к плоскости шва. Грузоподъемность ПР для дуговой меньше, чем ПР для контактной точечной, и не превышает 5—8 кг. ПР для дуговой сварки часто комплектуются столом с несколькими угловыми степенями подвижности для размещения па нем свариваемых изделий и манипулирования ими перед ПР. В функции устройства управления ПР для дуговой сварки помимо управления движением входит еще регулирование параметров режима сварки (тока, напряжения дуги, притока газа и т.д.). Управление при этом должно быть адаптивным. Основные задачи адаптации— поиск начала шва, слежение за кромками свариваемых деталей и ориентация электрода. Адаптация требуется при регулировании техно­логических параметров процесса сварки с учетом состояния внешней среды.

Для контроля положения электродов относительно кромок свариваемых деталей применяют контактные и магнитные датчики, ультразвуковые и оптические дальномеры, телевизионные системы

Электронно-лучевая сварка осуществляется в вакууме путем перемеще­ния электронного пучка, создаваемого электронной пушкой, по линии шва. Здесь манипулирование производится электрон­ным лучом с помощью отклоняющего магнитного или электрического полей. Управление движением луча по шву осу­ществляется в простейших случаях по жесткой программе, а для наибо­лее сложных траекторий стыка — с применением адаптивного управле­ния и обратной связи через телевизионную систему технического зрения.

Билет №10.

1. Интеллект и творчество.

2. Специальные, специализированные и универсальные роботы

1. Мышление — это пространственно-временной процесс, который совер­шается в коре и подкорке головного мозга в виде волн активации и тор­можения. В мозгу есть зоны с фиксированными функциями (обработка сенсорной информации, речь и др.), однако процесс мышления, как и память, охватывает весь мозг. При этом память включает врожденную (генетическую) информацию и приобретаемую благодаря собственному ош.тту в процессе жизни, и обучения в целом. Стимулы, мотивация или, наоборот, торможение мышления определяются эмоциями.

Процесс мышления включает две фазы— образную ("правую") и логическую ("левую"). В процессе мышления происходит циклическая передача решаемой задачи от одного полушария к другому с соответствующим торможением первого и акти­вацией второго. Наиболее обобщенный оператор "правого" мышления — это образная и чувственная идея. Для ее передачи в левое полушарие необходимо ее символьное (языковое) описание. "Левое" мышление включает такие ло­гические операции, как анализ, синтез, обобщение.

Особый вид мыслительной деятельности представля­ет процесс творчества. В основе творчества лежит интуиция. Поэтому творческие возможности связаны, прежде всего, не с эрудицией, т. е. не с левым полушарием мозга, а с воображением, т. е. с правым полушарием, со способностью преодолевать стереотипы и оригинально, нестандартно мыслить. Хотя творческие способности можно развить, в их основе лежат врож­денные качества личности. Поэтому психологи отделяют творческие способности (креативность) от интеллекта.

Всякий творческий процесс является многоэтапным. Процесс творчества на­чинается с сознательного этапа, на котором формулируется задача и де­лаются попытки ее решения формальными методами. Этот этап запуска­ет следующий уже подсознательный процесс интуитивного поиска решения в виде перебора различных комбинаций и сочетаний в случай­ном беспорядке образов подсознания, в котором основное значение имеют аналогии и ассоциации.

Что касается критериев отбора решений, то основанием для их извлече­ния из подсознания является, по-видимому, эстетическое чувство гармо­нии, красоты решения.

После подсознательного - завершающий этап сознательной формулировки найденного реше­ния и обязательной проверки, т. е. доказательства его правильности.

2. Специальные роботы предназначены для выполнения одной конкретной технологической операции (например, сварка, нанесение по­крытий, определенная сборочная операция или обслуживание опреде­ленной марки технологического оборудования). Специализированные ро­боты могут выполнять несколько однотипных операций (сборочный робот со сменными рабочими инструментами, робот для обслуживания определенного типа технологического оборудования й т. п.). Универсаль­ные роботы могут выполнять различные основные и вспомогательные операции в пределах их технических возможностей. Увеличение степени универсальности робота расширяет область его возможных применений, но одновременно неизбежно сопровождается недоиспользованием этих возможностей на каждой конкретной операции, а также удорожанием робота. Оптимальными в этом отношении являются специальные робо­ты, по с другой стороны это предельно сужает их рынок, а, следователь­но, и объем производства.

Билет №11

1. Состав роботов.

2. Сборочные робототехнические комплексы.

1. Робот, как машина состоит их двух основных частей – исполнительных систем и информационно-управляющей системы с сенсорной системой. В свою очередь исполнительные системы включают манипуляционную систему (обычно в виде механических манипуляторов) и системы передвижения, имеющиеся только у мобильных (подвижных) роботов.

Рис. функциональная схема.

Исполнительная система: манипуляционная система и система передвижений.

Манипуляторы.

Манипулятор — это механизм для управления пространственным положением орудий и объектов труда.

Манипуляторы включают в себя подвижные звенья двух типов

• звенья, обеспечивающие поступательные движения

• звенья, обеспечивающие угловые перемещения

Сочетание и взаимное расположение звеньев определяет степень подвижности, а также область действия манипуляционной системы робота. Для обеспечения движения в звеньях могут использоваться электрические, гидравлический или пневматический привод.

Частью манипуляторов (хотя и необязательной) являются захватные устройства. Наиболее универсальные захватные устройства аналогичны руке человека — захват осуществляется с помощью механических «пальцев». Для захвата плоских предметов используются захватные устройства с пневматической присоской. Для захвата же множества однотипных деталей (что обычно и происходит при применении роботов в промышленности) применяют специализированные конструкции.

Вместо захватных устройств манипулятор может быть оснащен рабочим инструментом. Это может быть пульверизатор, сварочная головка, отвёртка и т. д.

Система передвижений.

Внутри помещений, на промышленных объектах используются передвижения вдоль монорельсов, по напольной колее и т. д.

Для перемещения по наклонным, вертикальным плоскостям используются системы аналогичные «шагающим» конструкциям, но с пневматическими присосками.

Информационно-управляющая система.

Управляющая система — это «мозг» робота. Служит для выработки закона управления приводами (двигателями) механизмов исполнительной системы на основе сигналов обратной связи от сенсорной системы, а также для организации общения робота с человеком на том или ином языке. Интеллектуальные способности робота зависят прежде всего от алгоритмического и программного обеспечения его управляющей системы.

Обычно реализуется на базе управляющих ЭВМ, имеющих большой ассортимент входных и выходных преобразователей и каналов связи (от нескольких десятков до нескольких тысяч), по которым, как по нервной системе, могут передаваться дискретные и непрерывные сигналы. Такие ЭВМ строятся в малогабаритном, транспортабельном исполнении и обладают повышенной надежностью.

Система связи организует обмен информацией между роботом и человеком или другими роботами. Цель такого обмена — формулировка человеком заданий роботу, организация диалога между человеком и роботом, контроль за функционированием робота, диагностика неисправностей и регламентная проверка робота и т. п.

Обычно информация от человека поступает к роботу через устройство ввода или пульт управления. Если раньше чаще всего использовалось физические воздействия (например, нажатие человеком кнопки), то сейчас все шире применяется речевое общение.

От робота к человеку информация, как правило, передается в форме световых и звуковых сигналов. Носителями этой информации являются табло, цифровые индикаторы, дисплеи, телекамеры и т. п. Можно предположить, что в ближайшем будущем общаться с роботом (и с компьютером вообще) можно будет на естественном человеческом языке.

Сенсорная система — это искусственные органы чувств робота. Как и человеческие, предназначены для восприятия и преобразования информации о состоянии внешней среды и самого робота.

В качестве элементов сенсорной системы робота обычно используются телевизионные и оптико-электронные устройства, лазерные и ультразвуковые дальномеры, тактильные и контактные датчики, датчики положения, тахометры, акселерометры, гироскопы и т. п.

2. Сборочные операции в машиностроении составляют до 40% себестоимости изделий, а в приборостроении больше — до 50—60%. Вместе с этим, степень автоматизации сборочных работ сегодня весьма низка в связи с ограниченными возможностями, которые имеют здесь традиционные средства автоматизации в виде специальных сборочных автоматов. Такие автоматы применимы главным образом в массовом производстве, в то время как, например, в машиностроении до 80% продукции относится к серийному и мелкосерийному производству. Поэтому создание гибких сборочных комплексов на ПР (промышленных роботах) является одним из основных направлений в автоматизации сборочных операций. К сборочным операциям относятся механическая сборка, электрический монтаж, микроэлектронная сборка.

Процесс сборки состоит из следующих последовательных взаимосвязанных операций: - загрузка собираемых деталей в загрузочные и транспортные устройства (обычно с их ориентацией); - перемещение деталей к месту сборки; - базирование, т. е. фиксация в строго определенной позиции, с ориентацией деталей на сборочной позиции; - собственно операция сборки, т. е. сопряжения деталей, включая закрепление; - контрольно-измерительные операции в ходе сборки; - удаление собранного узла со сборочной позиции для перемещения на следующую позицию, если сборка не закончена.

Классификация сборочных комплексов и роль в них ПР

1. Специальные сборочные автоматы для массового и крупносерийного производства с возможным применением простых автоматических манипуляторов на вспомогательных и отдельных основных сборочных операциях.

2. Робототехнические сборочные комплексы для крупносерийного и серийного производства, в которых сборочные операции выполняют специальные ПР с цикловым управлением.

1. Робототехнические сборочные комплексы для крупносерийного и серийного производства на базе универсальных и специализированных ПР каждый из которых может осуществлять любые сборочные операции за счет смены инструмента.

2. Робототехнические сборочные комплексы для серийного производства, в которых сборка выполняется одним универсальным ПР.

3. Робототехнические сборочные комплексы для серийного производства с участием человека в управлении ПР или в выполнении им отдельных операций вручную.

Включение человека непосредственно в технологический процесс сборки может вызываться либо экономическими соображениями, либо технической невозможностью.

Примерами специальных сборочных автоматов являются автоматы для монтажа печатных плат и сборочные роторные линии, используемые в массовом и крупносерий­ном производствах.

Пример: на прямоточной транспортной системе закре­плено приспособление-спутник, которое перемещается от позиции к по­зиции по прямой линии с фиксацией через равные промежутки времени. Сборочные линии, из которых состоит комплекс, включают транс­портную систему, специальные ПР, пульт управления, вибробункеры, питатели, а также различные оснастку и приспособления. Детали и узлы часов поступают на позиции сборки из вибробункеров в ориентирован­ном положении. Платины часов, набранные в кассеты, автоматически устанавливаются в приспособления-спутники, которые являются состав­ным элементом прямоточной транспортной системы. Роботы производят установку деталей или узлов в платину часов в заданной последователь- > ности и с необходимой точностью. Для того чтобы обеспечить условия собираемости, платина часов фиксируется снизу с помощью специального приспособления. Высокая ритмичность работы комплекса и непрерыв­ность выполнения операций позволили в 6—В раз повысить производи­тельность, улучшить качество сборки часов, ликвидировать монотонный ручной труд, поднять культуру и организацию производства.

Применение подобных сборочных комплексов па порядок повышает производительность труда, дает экономию производственной площади и позволяет осуществить комплексную автоматизацию сборочного произ­водства в целом. Переналадка комплекса осуществляется заменой рабочих органов ПР и их управляющих программ.

Типом робототехнических сборочных комплексов, которые оказываются экономически более выгодными при меньшей серийности производства, являются комплексы с ПР, последовательно выполняю­щими ряд сборочных операций на одном рабочем месте вплоть до пол­ной сборки целого изделия (п. 4 приведенной ранее классификации). Та­кое построение комплекса существенно повышает его гибкость, позволяя только программно изменять число сборочных операций без изменения количества ПР, что неизбежно, если каждый ПР выполняет только одну операцию. В таких комплексах ПР в ходе сборки многократно сменяет свои рабочие органы при переходе от одной операции к другой.

Билет №12.

1. Классификация роботов по назначению.

2. Манипуляторы со сферической системой координат.

1. Основной тип роботов - промыш­ленные роботы (ПР), которые предназначены для применения в промыш­ленных отраслях народного хозяйства и составляют до 80% всего парка роботов в мире.

По типу выполняемых операций все промышленные роботы делятся на роботов технологических, которые выполняют основные технологиче­ские операции, и роботов вспомогательных, предназначенных для вы­полнения вспомогательных технологических операций по обслуживанию основного технологического оборудования. Технологические роботы относятся к основному технологическому оборудованию, а вспомога­тельные можно отнести к средствам автоматизации.

По широте перечня операций различаются роботы специальные, специализированные и универсальные. Специальные - для выполнения одной конкретной технологической операции (например, сварка, нанесение по­крытий, определенная сборочная операция или обслуживание опреде­ленной марки технологического оборудования). Специализированные - могут выполнять несколько однотипных операций (сборочный робот со сменными рабочими инструментами, робот для обслуживания определенного типа технологического оборудования й т. п.). Универсаль­ные - могут выполнять различные основные и вспомогательные операции в пределах их технических возможностей. Увеличение степени универсальности робота расширяет область его возможных применений, но одновременно неизбежно сопровождается недоиспользованием этих возможностей на каждой конкретной операции, а также удорожанием робота. Оптимальными в этом отношении являются специальные робо­ты, по с другой стороны это предельно сужает их рынок, а, следователь­но, и объем производства.

2. манипулятор со сферической системой координат

Рабочая зона

В сферической системе координат осуществляются уже 2 угло­вых перемещения и рабочая зона ограничена сферическими поверхно­стями. Такую систему координат имеет, например, манипулятор про­мышленного робота. Манипуляторы с такой системой координат, как правило, сложнее, чем с цилиндрической систе­мой, однако компактнее.

Билет №13.

1. Классификация роботов по конструкции.

2. Пневматические приводы.

1.

К таким показателям относятся:

• тип приводов;

• грузоподъемность;

• количество манипуляторов;

• тип и параметры их рабочей зоны;

• подвижность и способ размещения;

• исполнение по назначению.

Приводы, которые используются в манипуляторах и системах передвиже­ния роботов, могут быть электрическими, гидравлическими и пневмати­ческими. Часто их применяют в комбинации. Например, в звеньях мани­пулятора большой грузоподъемности уместен гидравлический привод, а в его захватном устройстве — более простой и маломощный пневматиче­ский привод.

Грузоподъемность — это грузоподъемность манипуляторов робота, а для транспортного робота еще и его шасси. Грузоподъемность манипу­лятора определяется массой перемещаемых им объектов и в зависимости oт назначения робота может составлять от единиц грамм (применяемые в микроэлектронной промышленности) до нескольких тысяч килограмм (транспортные и космические роботы).

Количество манипуляторов у роботов в большинстве случаев ограничено одним. Однако в зависимости от назначения существуют конструкции роботов с 2, 3 и совсем редко 4 манипуляторами. Обычно манипуляторы робота выполняют одинаковыми, но имеются конструкции роботов и с разными манипуляторами. Например, существуют промышленные робо­ты для обслуживания прессов холодной штамповки с двумя разными ма­нипуляторами: один, основной, для взятия заготовки и установки ее в пресс и другой, упрощенной конструкции, для выполнения более про­стой операции изъятия готовой детали.

Тип и параметры рабочей зоны манипулятора определяют область окру­жающего робот пространства, в пределах которой он может осуществ­лять манипуляции, не передвигаясь. Рабочая зона манипулятора — это пространство, в котором может нахо­диться его рабочий орган при всех возможных положениях звеньев ма­нипулятора. Форма рабочей зоны определяется системой координат, в которой осуществляется движение рабочего органа манипулятора, и числом степеней подвижности манипулятора.

Подвижность робота определяется наличием (мобильный) или отсутствием (стационарный) у него системы передвижения. В соответствии с назначением роботов в них применяют системы передвижения практически всех известных на сегодня типов: от наземных (колесных, гусеничных и др.) до предназна­ченных для, передвижения в воде, воздухе и космосе. Специфическим спо­собом передвижения - шагание.

По способу размещения стационарные и мобильные роботы бывают на­польными, подвесными (мобильные роботы этого типа обычно переме­щаются по поднятому монорельсу) и встраиваемыми в другое оборудо­вание (например, с размещением на станине обслуживаемого им станка).

Исполнение робота по назначению зависит от внешних условий, в которых он должен функционировать. Различают исполнение нормальное, пыле­защитное, теплозащитное, влагозащитное, взрывобезопасное и т. д.

2. Применение пневматических приводов - объясняется дешевизной, простотой и надежностью. Плохо управляемы и поэтому используются в основном как нерегу­лируемые с цикловым управлением. Применяют только в роботах небольшой грузоподъемности— до 10 кг, реже 20 кг.

В пневмопривод одной степени подвижности входят двигатель, распре­делительное устройство и регулятор скорости. Двигатель может быть поступательного движения — пневмоцилиндр и поворотный. Пневмоцилиндр состоит из гильзы, выполненной из прецизионной трубы обычно с фторопластовой накладкой внутри, поршня с уплотнением, которое име­ет малое трение по фторопласту, и штока. К пневмоцилиндру часто при­строен тормоз, включающийся в конце хода поршня. Поршень со што­ком, который присоединен к нагрузке двигателя, движется под действием сжатого воздуха, подаваемого в полость цилиндра с одной стороны поршня. Полость, расположенная с другой стороны поршня, соединяется при этом с атмосферой для выпуска воздуха, сжимаемого движущимся поршнем. Направление движения поршня со штоком зависит от того, с какой стороны от поршня подается сжатый воздух.

Поворотные - имеют ограниченный угол поворота (неполноповоротные двигатели). Их под­вижная часть представляет собой лопасть, укрепленную на выходном валу и расположенную в кольцеобразном корпусе. Внутри корпуса име­ется перегородка, с двух сторон которой получаются полости для возду­ха, разделенные подвижной лопастью.

Распределительное устройство лужит для управления подачей воздуха в двигатель. Выполняют его из золотников или клапа­нов обычно с электромагнитным приводом, управляющие сигналы на которые поступают от устройства управления робота.

Регулятор скорости поддерживает заданную скорость движения привода путем стабилизации расхода воздуха, подаваемого в двигатель (напри­мер, с помощью дросселя с обратным клапаном). Певматические двигатели работают на сжатом воздухе давлением 0,3— 0,6 МПа. Сжатый воздух поступает на приводы от общего блока пита­ния, который состоит из аппаратуры подготовки воздуха и редуктора. Подготовка воздуха - его очистка от влаги и примесей, внесение распыленного масла для смазки трущихся поверхностей.. Редуктор обеспечивает поддержание определенного давления воздуха на входе привода.

Сжатый воздух на вход блока питания поступает из общей пневмосети предприятия, в которую он подается от компрессора. В мобильных роботах воздух поступает из баллонов, в которых он находится под повышенным давлением.

Подавляющее большинство пнев­моприводов имеют простейшее цикловое управление (по упо­рам). При таком управлении привод перемещается из начального поло­жения сразу в конечное, которое определяется механическим упором, установленным на подвижной части привода. Упор находит на демпфер, который гасит энергию движения, обеспечивая безударное торможение привода. Одновременно с этим прекращается подача воздуха в двига­тель. Демпферы в основном гидравлические, а для маломощных приво­дов — более простые пружинные. Прибегают также к способу торможения противодавлением, при котором демпфер не требуется, а торможение происходит за счет переключения подачи воздуха в момент торможения из одной полости двигателя в другую, встречно движению поршня.

Разработаны конструкции пневмоприводов с несколькими выдвижными упорами, которые последовательно по программе выставляются на пути упора, укрепленного на подвижной части двигателя. В результате осуще­ствляются торможение и позиционирование привода в промежуточных точках, определяемых положением этих выдвижных упоров. Такой спо­соб позиционирования может быть реализован с помощью размещенного вдоль пневмоцилиндра барабана с упорами. Упоры рас­положены по длине барабана со смещением относительно друг друга по углу в плоскости, перпендикулярной оси барабана, как бы по винтовой линии. В результате при повороте барабана на пути упора, перемещаю­щегося со штоком двигателя, последовательно оказываются упоры бара­бана от первого до последнего. Движение барабана, естественно, должно быть синхронизировано с движением штока двигателя.

Билет №14

1. Классификация роботов по способу управления.

2. Аппаратура управления роботов.

1.По способу управления различают: 

    – роботы с программным управлением, работающие по заранее заданной жесткой программе (роботы первого поколения); 

    – роботы с адаптивным управлением, которые имеют средства очувствления и поэтому могут работать в заранее не регламентированных и меняющихся условиях, например, брать произвольно расположенные предметы, обходить препятствия и т. д. (роботы второго поколения); 

    – роботы с интеллектуальным управлением (с искусственным интеллектом), которые наряду с очувствлением имеют систему обработки внешней информации, обеспечивающую им возможность интеллектуального поведения, подобного поведению человека в аналогичных ситуациях (роботы третьего поколения).

Управление движением по отдельным степеням подвижности может быть непрерывным (контурным) и дискретным (позиционным). В последнем случае управление движением осуществляют, задавая конечную последовательность точек и последующее перемещение по ним шагами от точки к точке. Простейшим вариантом дискретного управления является цикловое, при котором количество точек позиционирования по каждой степени подвижности минимально и чаще всего ограничено двумя — начальной и конечной координатами. 

2. Устройство управления роботов вначале создавались свои для каждого конкретного робота. Затем появились унифицированные устройства управления, предназначенные для роботов с определенными типом при­водов (пневматических, гидравлических, электрических) и способом управления.

Типовая схема современного микропроцессорного устройства про­граммного управления роботом состоит из нескольких одинаковых мик­ропроцессоров, каждый из которых управляет одним или несколькими приводами, и центрального микропроцессора, осуществляющего совме­стное управление ими.

Есть быстродействующие мани­пуляторы с непрерывным управлением, для которых возникает необ­ходимость использования на втором уровне управления многопроцес­сорных структур с распараллеливанием решения этой задачи. Опти­мальное число микропроцессоров при этом, которое, естественно, зависит от их вычислительной мощности, составляет 3—4.

Другая задача второго уровня управления — общесистемная динамиче­ская коррекция в виде последовательной коррекции типа компенсатора, перекрестных связей, компенсирующих взаимовлияние приводов, и компенсации вариаций полезной нагрузки на рабочем органе манипуля­тора. Решение этих задач также требует соответствующих вычислитель­ных мощностей и, следовательно, дополнительных микропроцессоров.

В устройствах управления очувствленных роботов реализация уровней управления, включая обработку сенсорной информации и выполнение других функций адаптивного и интеллектуального управления, осуществляется отдельными микро­процессорами. Выбор числа микропроцессоров для этих уровней и синтез алгоритмов их совместной работы осуществляется исходя из требования функционирования системы в реальном масштабе времени. Развитие самой микропроцессорной базы этих систем идет, во-первых, по пути увеличения разрядности от 8 к 16, 32 и далее разрядам, и, во-вторых, по пути увеличения емкости встроенной постоянном памяти от 8—32 Кбайт к 128 Кбайт, 1 Мбайт и более.

Сле­дующий этап развития устройств управления роботов, основанный на создании специальных микропроцессорных функциональных модулей. С их помощью стало возможным не только собирать традиционные ти­пы устройств управления для отдельных роботов (причем уже не унифицированные, а соответствующие без избыточности индивидуальным особенностям каждого робота), но и создавать из таких модулей, объе­диненных локальными сетями, распределенные системы группового управления роботов и целых технологических комплексов. Наборы таких модулей предлага­ют фирмы: "Сименс" (ФРГ), "Фанук" (Япония).

В число типовых модулей входят контроллеры обработки сигналов сенсоров, сетевые контроллеры для подключения к локальной сети, интерфейсы для связи с оператором и другими системами, а также силовые преоб­разователи и источники питания. К ним предлагаются локальные сети различного уровня.

Программное обеспечение (системное, прикладное и инструментальное) рассмотренных систем управления является иерархическим, как структу­ра самой системы управления, и модульным, в соответствии с ее аппаратной реализацией. Основой его является ие­рархия языков, включающая в общем случае языки следующих уровней:

• языки общения человека-оператора с роботом через интеллектуаль­ный интерфейс;

• проблемно-ориентированные языки для описания выполняемых тех­нологических операций в координатах рабочей зоны робота (Autopass, LM-GED, Robex и др.);

• роботоориентированные языки для описания движений самого ро­бота (WAVE, VAL, HELP, TEACH и др.);

• языки элементарных движений (SIGLA, RCL, RPL, ANORAD);

• языки управления отдельными приводами.

В системах управления роботов, входящих в технологические комплексы, в эту иерархию могут также входить промежуточные языки, предназначен­ные для связывания систем, использующих различные языковые средства.

Важным этапом в развитии распределенного управления на базе специали­зированных модулей, объединенных в локальную сеть, стало появление транспьютеров— программируемых преобразователей дискретной ин­формации с развитыми средствами связи. Из таких соединенных в сеть элементов собираются системы управления в виде распределенных, па­раллельно работающих специализированных функциональных модулей.

Семейство транспьютеров постоянно пополняется новыми изделиями все большей разрядности, с большими объемом памяти, скоростью обмена информацией и числом.

Билет №15

1. Классификация по быстродействию

2. Манипуляции и локомоции

1.Быстродействие манипулятора определяется скоростью его перемещения по отдельным степеням подвижности. Быстродействие роботов общего применения можно разбить на три следующие группы: 

   – малое – при линейных скоростях по отдельным степеням подвижности до 0,5 м/с; 

   – среднее — при линейных скоростях свыше 0,5 до 1 м/с; 

   – высокое — при линейных скоростях свыше 1 м/с. 

   Большинство современных роботов имеют среднее быстродействие и только 20 % их общего парка — высокое быстродействие. Этот параметр очень важен, он предопределяет их производительность. Основная трудность при повышении быстродействия, связана с известным проти­воречием между быстродействием.

   Точность манипулятора характеризуется результирующей погрешностью позиционирования (при дискретном движении) или отработки заданной траектории (при непрерывном движении). Чаще всего точность роботов характеризуют абсолютной погрешностью. 

  Точность роботов общего применения подразделяют на три группы:

   – малая — при линейной погрешности от 1 мм и выше;

   – средняя — при линейной погрешности от 0,1 до 1 мм;

   – высокая — при линейной погрешности менее 0,1 мм. 

Наименьшую точность имеют роботы, для наиболее грубых, например, транспортных движений, а наибольшую — роботы, используемые, например, в электронной про­мышленности.

По сравнению с человеческой рукой существенным недостатком совре­менных роботов является снижение точности с увеличением хода манипулятора, в то время как у человека эти параметры в значительной степени развязаны благодаря разделению движений на грубые (быстрые) и точные.

2. Манипуляции и локомоции.

Локомоции (ходьба, бег и т. п.) - периодические движения, реализуются на основе управления мышцами от своих "спинальных гене­раторов", которые синхронизированы друг с другом на том же сегмен­тарном уровне. Необходимая адаптация к внешним условиям осуществ­ляется, прежде всего, путем корректировки этих программных движений сигналами от внутренних рецепторов. Вышестоящие уровни управления корректируют затем локомоции уже с учетом тех внешних условий дви­жения, которые определяются внешними рецепторами, включая переме­щение целей движения.

Манипуляционные движения больше всего зависят от внешних рецепто­ров и мотиваций. В коре больших полушарий головного мозга имеются области (сенсомоторная кора), за которыми закреплены определенные сегменты тела, и они осуществляют управление мышцами этих сегментов на основе получаемой внешней и внутренней информации.

Третий уровень динамического управления ответствен за ориен­тацию во внешнем пространстве тела и органов чувств на объекты внеш­ней среды, локомоции и манипуляции, а также за выполнение таких сложных движений, как, например, упражнения на гимнастических сна­рядах, метание предметов, жонглирование ими, копирующие движения (срисовывание и т. п.).

В целом все рассмотренные динамические уровни управления движени­ем, действуя совместно, реализуют требуемые движения в виде комбина­ции следующих 3 составляющих:

• грубые и быстрые рефлекторные (программные) движения без обрат­ной связи и без использования внешней информации (первый и вто­рой уровни);

• такие же стереотипные движения, но корректируемые с помощью внешней информации (экстрапирамидный путь третьего уровня);

• наиболее тонкие и точные движения, выполняемые с учетом текущей внешней информации (пирамидный путь третьего уровня).

Билет №16.

1. Манипуляционные системы.

2. Компоновки технологических комплексов с роботами.

1. Основным типом манипуляциомных систем роботов являются механические манипуляторы. Они представляют собой пространствен­ные механизмы в виде кинематических цепей из звеньев, образующих ки­нематические пары с угловым или поступательным относительным дви­жением и системой приводов обычно раздельных для каждой степени подвижности. Манипуляторы заканчиваются рабочим органом.

Степени подвижности манипулятора делятся на переносные и ориенти­рующие. Переносные степени подвижности служат для перемещения ра­бочего органа в рабочей зоне манипулятора, а ориентирующие— для его угловой ориентации. Минимально необходимое число переносных степеней подвижности для перемещения рабочего органа в пространстве рабочей зоны равно 3. Однако для расширения манипуляционных воз­можностей и реализации более сложных траекторий движения, напри­мер, с обходом препятствий, а также для повышения быстродействия ма­нипуляторы обычно снабжают несколькими избыточными переносными степенями подвижности, хотя это, усложняет и удорожает робота. Со­временные манипуляторы в среднем имеют 4—6 степеней подвижности, но существуют манипуляторы и с 8—9 такими степенями. Максимально необходимое число ориентирующих степеней подвижно­сти равно 3. Они реализуются кинематическими парами с угловым пере­мещением, обеспечивающими поворот рабочего органа манипулятора относительно его продольной и 2 других взаимно перпендикулярных осей.

Поскольку манипуляторы реаль­ных роботов содержат большее число степеней подвижности, в них часто используются различные комбинации основных типов систем координат.

Механические системы современных манипуляторов представляют со­бой, как правило, разомкнутые кинематические цепи из подвижно со­единенных звеньев. Соседние звенья образуют вращательные и поступа­тельные кинематические пары, обычно 5-го класса, т. е. с одной степенью подвижности. Применяются и более сложные кинематические схемы ма­нипуляторов, содержащие параллельно соединенные звенья.

Конструкция манипуляторов определяется, прежде всего, их кинематиче­ской схемой, существенное значение имеют также тип и размещение при­водов и механизмов передачи движения от них к звеньям манипулятора. В манипуляторах часто применяются устройства уравновеши­вания, которые также существенно сказываются на конструкции манипу­ляторов. Рассмотрим особенности размещения и компоновки приводов и устройства уравновешивания манипуляторов.

С точки зрения простоты передачи движения от двигателя к звену мани­пулятора лучше всего, конечно, размещать двигатели непосредственно у перемещаемых ими звеньев. Однако такая компоновка манипулятора приводит к существенному увеличению его габаритов и массы. Этот не­достаток тем существеннее, чем дальше рассматриваемое звено манипу­лятора находится от его основания и ближе к рабочему органу, так как тем большее число предыдущих звеньев и их приводов нагружается звеном. Поэтому чем дальше звено от основания манипулятора, тем больший эффект дает перенос его двигателя на одно из предыдущих звеньев, поближе к основанию манипулятора. Правда, это требует введе­ния соответствующих механизмов передачи движения от двигатели к звену, что усложняет конструкцию манипулятора.

3 типа кинематических схем, которые используются в механических манипуляторах:

• разомкнутые кинематические цепи из жестких звеньев (основной тип для современных манипуляторов);

• кинематические цепи, включающие параллельно соединенные звенья;

• кинематические схемы с управляемой деформацией.

Наряду с манипуляционными системами в виде механических манипуля­торов существует пока еще не получивший достаточно широкого рас­пространения другой тип манипуляционных систем без подвижных частей. В них манипуляционные операции осуществляются с помощью электромагнитных и других силовых полей. Так, существуют устройства сварки электронным лучом в вакууме. Двухкоординатное перемещение луча осуществляется с помощью электрического или магнитного поля. Аналогично работают устройства для сварки, резки и раскроя различ­ных материалов лазерным лучом.

Специфическую группу манипуляционных систем составляет манипуля­торы, которые предназначены для выполнения манипуляционных опе­раций на значительном расстоянии от своего основания, так что основ­ная длина манипулятора служит только для переноса его рабочего органа в зону выполнения этих операций, т. е. выполняет чисто транс­портную задачу.

2. В отличие от простейших комплексов в виде технологической ячейки, роботизированным участкам линиям и цехам присущи принципиально новые качества. Прежде всего — наличие транспортно-складской системы и единой сис­темы управления. Эти системы материально и информационно связывают отдельные технологические ячейки, автоматизированные склады (материалов, заготовок, инструмента) и другие части комплекса в одну согласованно действующую систему. Кроме того, такие комплексы должны включать помимо систем управления в реальном времени непосредственно технологическим обо­рудованием расположенные над ними уровни иерархии управления, ре­шающие задачи программирования и оперативно-календарного плани­рования (сменного, суточного, недельного и т. д.).

На рис. 14.1 показан пример простой линейной компоновки однопоточной роботизированной технологической линии холодной штамповки с непосредственной связью между составляющими линию ячейками. В ней отсутствует межоперационная транспортная система, а предметы произ­водства передаются от одной ячейки к другой непосредственно входя­щими в них вспомогательными ПР. Такие линии с непосредственной жесткой связью между ячейками просты, однако требуют строго опреде­ленного взаимного расположения основного технологического оборудования.

Рис. 14.1. Схема однопоточной роботизированной технологической линии холодной штамповки с линейной компоновкой: ТО — основное технологическое оборудование; ПР — промышленный робот; М — магазин поштучной выдачи заготовок.

Компоновки характерна для технологиче­ских процессов с малым циклом обработки предметов производства на технологическом оборудовании (единицы, десятки секунд), что свойст­венно, в частности, процессам холодно-листовой штамповки. Для техно­логических процессов с большей длительностью обработки на техноло­гическом оборудовании часто применяют другой тип построения ком­плексов с обслуживанием одним ПР нескольких единиц технологическо­го оборудования.

Билет №17.

1. Рабочие органы манипуляторов.

2. Классификация технологических комплексов с применением роботов.

1. Рабочие органы манипуляторов служат для непосредственного взаимо­действия с объектами внешней среды и делятся на захватные устройства и специальный инструмент. Рабочие органы могут быть постоянными и съемными, в том числе с возможностью их автоматической замены в ходе выполнения технологической операции.

Захватные устройства. Предназначены для того, чтобы брать объ­ект, удерживать его в процессе манипулирования и освободить по окон­чании этого процесса. Существуют следующие основные типы захватных устройств: механические устройства-схваты, пневматические и электро­магнитные.

Слеши — это механическое захватное устройство, аналог кисти руки че­ловека. Самые простые двухпальцевые схваты напоминают обычные плоскогубцы, но снабженные приводом. (есть с пневматическим приводом). В зависимости от объектов манипулирования применяют схваты с 3, 4 и реже с большим числом пальцев. Пример: сложный схват с 3 пальцами, каж­дый из которых имеет по 3 подвижных звена и может также поворачи­ваться относительно продольной оси. Однако в связи с просто­той совершаемых схватами движений ("зажим-разжим") в них обычно используются нерегулируемые пневматические и электрические приводы, значительно реже — гидравлические.

Схваты часто очувствляют с помощью контактных датчиков, дистанционных датчиков (ультразвуковых, оптических и др.), выявляющих предметы вблизи схвата и между его папьцами.

Магнитные захватные устройства используются для взятия ферромаг­нитных объектов. В роботах нашли применение в основном захватные устройства с электромагнитами, но имеются устройства и с постоянными магнитами.

Захватные устройства бывают универсальными и специальными (для ра­боты с хрупкими и протяженными предметами, тканями и т. д.).

Захватные устройства часто присоединяют к последнему звену манипулятора через промежуточные, податливые конструктивные элементы.

Рабочий инструмент. В случаях, когда объектом манипулирования являет­ся рабочий инструмент, с помощью которого робот выполняет определен­ные технологические операции (нанесение покрытий, сварка, завинчива­ние гаек, зачистка поверхностей и т. п.), этот инструмент, как правило, не берется захватным устройством, а непосредственно крепится к манипуля­тору вместо него. Часто при этом к инструменту необходимо обеспечить подвод энергии или какого-либо рабочего тела. Для окрасочного робота — это краска и воздух к пульверизатору, для сварочного робота — сварочный ток к сварочным клещам при точечной сварке или проволоч­ный электрод, газ и охлаждающая вода при дуговой сварке и т. д. Для это­го требуется разработка специальной конструкции всего манипулятора.

2. Начнем рассмотрение вопросов применения средств робототехники в промышленности с классификации технологических комплексов. В осно­ву положим следующие признаки:

• тип производственного подразделения;

• степень изменения производства, связанная с применением ПР;

вид технологического процесса;

• количество выполняемых технологических операций;

• тип и количество используемого основного технологического обору­дования;

• тип и количество используемых ПР;

• серийность и номенклатура продукции;

• компоновка комплекса;

• принцип управления комплексом;

• степень участия (функции) человека в комплексе.

Таблица 14.1. Классификационные признаки и соответствующие им основные типы технологических комплексов с роботами

№ п/п	Признак	Наименование
1.	Тип подразделения	Технологическая ячейка Участок Линия Цех
2.	Степень изменения про­изводства, связанная с применением ПР	Для вновь создаваемого производства: с принципиально новой технологией; с новым технологическим оборудованием. Для модернизируемого производства: с изменением технологии; с модернизацией оборудования
3.	Вид технологического процесса	Комплекс: механообработки; холодной штамповки; ковки; литья; прессования пластмасс; термической обработки; сварки; транспортный; контроля и испытаний и т. д.

4.	Тип и количество техно­логического оборудова­ния	С выполнением основных технологических операций: технологическим оборудованием; ПР; их комбинацией
5.	Серийность и номенкла­тура продукции	С определенным размером выпускаемых партий продукции без переналадки ком­плекса. С определенным перечнем видов (типов) выпускаемой продукции
6.	Компоновка комплекса	Линейная Круговая Линейно-круговая По площади Объемная
7.	Тип управления	Централизованное Децентрализованное Комбинированное
8.	Участие человека	В выполнении технологических операций: основных; вспомогательных

Тип производственного подразделения. Здесь классифи­кационным признаком служит количество выполняемых технологиче­ских операций. Простейшим типом, который лежит в основе более круп­ных комплексов, является технологическая ячейка (ТЯ). В ней выпол­няется всего одна основная технологическая операция (помимо вспомо­гательных). При этом количество единиц технологического оборудова­ния и ПР в составе ТЯ не регламентируется.

Следующим более крупным типом является технологический участок (ТУ). На нем выполняется несколько технологических операций, кото­рые объединены технологически оборудованием или организационно управлением. Эти операции могут быть одинаковыми или различными. Если различные операции технологически последовательно связаны, то такой участок представляет собой технологическую линию (ТЛ).

Технологический участок представляет собой совокупность ТЯ, но мо­жет и не иметь их. Следующим типом комплекса является цех, состоящий из нескольких участков. Пределом развития

роботизированного производства является комплексно роботизированное предприятие.

В состав участков и цехов помимо технологических ячеек обычно входят еще склады, транспорт (в том числе и на базе ПР) и системы контроля качества продукции.

Классификация технологических комплексов по степени изменения про­изводства, связанного с применением ПР. Такое измене­ние, очевидно, будет максимальным для создаваемых новых производств, основанных на новых технологиях, и минимальным для действующего производства, автоматизируемого на базе серийных ПР.

Классификация по виду технологического процесса. Она не исчерпывается приведенным перечнем типовых для современного со­стояния областей применения ПР в машиностроении.

Классификация по типу и количеству используемого основного техноло­гического оборудования. Здесь определены два уже наз­ванных ранее основных варианта: ПР, выполняющие основные техноло­гические операции (сборку, сварку, окраску и т. д.), или вспомогатель­ные роботы, обслуживающие основное технологическое оборудование.

Серийность и номенклатура продукции. Они определяются в данном случае объемом партий продукции, которые можно изготавливать без переналадки комплекса, а номенклатура — широтой пе­речня выпускаемых видов (типов) продукции. Оба эти показателя имеюi существенное влияние на эффективность применения ПР. В частности каждый технологический комплекс характеризуется предельными значениями этих параметров, вне рамок которых данный комплекс оказывается экономически невыгодным вплоть до целесообразности перехода гибких комплексов к специальным автоматам (при большой серийной и узкой номенклатуре) или даже к использованию рабочих вместо ПР (и противоположном предельном случае единичного производства).

Классификация по типу размещения технологического оборудования. Приведены основные (базовые) типы компоновок. При простой линейной компоновке оборудование располагается в один рил (по линии), а при наиболее сложной объемной компоновке — на не­скольких этажах (уровнях).

Классификация по типу управления. Она включает рас смотренные ранее централизованный, децентрализованный и комбинированный способы управления. Централизованное управление осуществляется устройством группового управления, а децентрализованное реализуется с помощью местных устройств управления, связанных друг с другом для взаимной координации.

Классификация по степени участия человека. Здесь указаны два случая участия человека в работе: когда человек непосредст­венно выполняет некоторые технологические операции (основные или вспомогательные) и когда он участвует в управлении комплексом.

Билет №18.

1. Классификация мобильных роботов по типу внешней среды перемещения.

2. Управление технологическими комплексами.

1. По типу внешней среды средства передвижения подразделяются на наземные, водные, воздушные и космические, а по широте применения на универсальные и специальные, предназначенные для особых условий и целей. Наземные универсальные системы передвижения — это тради­ционные колесные и гусеничные транспортные средства, а также шагающие (стопоходящие). Первые наземные мобильные роботы были созданы в связи с потребностью расширения рабочей зоны их манипуля­торов, а также для выполнения чисто транспортных операций (внутри­цеховой, складской и другой транспорт).

2. Все части технологических комплексов объединены общей системой ав­томатического управления. Эта система вклю­чает в общем случае следующие три уровня управления. Первый уровень образуют системы управления отдельными технологическими ячейками и другим работающим в составе комплекса оборудованием. На этом уровне применяются специальные устройства управления типа УЧПУ.

Второй уровень управления — это уровень связывания отдельных частей комплекса, включая транспортные системы, в согласованно работаю­щую систему. Реализуется этот уровень обычно на стандартных микро-ЭВМ. Помимо координации работы всех составных частей на этом уровне осуществляются контроль технологических режимов и исправно­сти оборудования, синтез управляющих программ для первого уровня, обработка и передача информации между управляемыми частями ком­плекса и к следующему, третьему уровню управления.

Третий уровень — уровень оперативно-календарного планирования и контроля функционирования комплекса. Здесь составляется и хранится план производства по объему и номенклатуре на смену, сутки, неделю и т. д., производятся контроль его выполнения, учет и анализ простоев оборудования. В состав этого уровня входят, кроме того, системы техни­ческой диагностики оборудования. Реализуется этот уровень на мини- ЭВМ. Все используемые в комплексе ЭВМ объединены в единую локаль­ную информационно-вычислительную сеть.

Перечисленные 3 уровня управления являются основными и могут до­полняться промежуточными уровнями. Так, системы управления отдель­ными технологическими ячейками в свою очередь могут иметь 2 уровня управления — уровень управления отдельными единицами входящего в ячейку оборудования и уровень совместного группового управления этим оборудованием в составе ячейки. В крупных комплексах типа цеха, содержащих несколько участков, наряду с системами управления этими участками обычно имеется следующий над ними уровень координации их работы.

Билет №19.

1. Наземные универсальные системы передвижения мобильных роботов.

2. Этапы проектирования технологических комплексов.

1. Наземные универсальные системы передвижения — это тради­ционные колесные и гусеничные транспортные средства, а также шагающие (стопоходящие). Первые наземные мобильные роботы были созданы в связи с потребностью расширения рабочей зоны их манипуля­торов, а также для выполнения чисто транспортных операций (внутри­цеховой, складской и другой транспорт).

2. В процессе создания технологических комплексов можно выделить 3 ос­новных этапа: технологический, алгоритмический и технический. На первом этапе осуществляется анализ технологического процесса, в ре­зультате чего определяется структура комплекса. Анализ технологического процесса (ТП) является одним из наиболее от­ветственных этапов, от качества выполнения которого в значительной степени зависит эффективность разрабатываемого комплекса. В связи с тем, что этот этап включает сравнение большого числа возможных вари­антов размещения оборудования, транспортных путей и т. п., важным средством его выполнения является компьютеризация.

Результатом следующего алгоритмического этапа разработки является определение алгоритмов функционирования всего комплекса и его час­тей, требований к устройствам управления, каналам связи и вспомога­тельному оборудованию. На этом этапе происходит также увязка с автоматизированной системой управления предприятием.

На этапе алгоритмического проектирования комплекса необходимо, в частности, учитывать следующие требования:

• наиболее полное и рациональное использование производственных фондов;

• возможность корректировки банка данных в ходе выполнения произ­водственной программы;

• поэтапность ввода технологического комплекса и его частей.

Существенным элементом этого этапа является создание банка данных, содержащего все сведения о типах и характеристиках всего оборудова­ния, устройств управления, каналов связи и т. д. Причем он должен не­прерывно корректироваться и расширяться с включением существую­щих решений по отдельным элементам комплекса и по отдельным технологическим операциям.

Заключительным этапом процесса проектирования технологического комплекса является его техническая реализация. Этот этап включает разработку или выбор ПР, их устройств управления, техноло­гической оснастки, транспортных путей и способов транспортировки, каналов связи, устройств информационного обеспечения на основе уже определенных тре­бований.

Билет №20.

1. Шагающие роботы.

2. Манипуляторы с цилиндрической системой координат.

1. Особый раздел робототехники составляют шагающие системы передви­жения и основанные на них транспортные машины. Механические ноги — педипуляторы (от латинского слова pes, pedis — нога) — наиболее близки манипуляторам. Однако значение и потенциальные области применения шагающих машин выходят за пре­делы робототехники. Способ передвижения с помощью ног (шагание, бег, прыгание) является наиболее распространенным в жи­вой природе. В технике он еще не получил заметного применения прежде всего из-за сложности управления.

Шагающий способ представляет основной интерес для движения по за­ранее неподготовленной местности с препятствиями. Ко­лесные и гусеничные транспортные машины тратят на это значительно большую энергию, чем в случае передвижения шагами, когда взаимодействие с грунтом происходит только в местах упора стопы. Также обладает и большей проходимостью на пересеченной местности вплоть до возможности передвигаться прыжками, преодолевать препят­ствия и т. п. НО при передвижении по достаточно гладким и подготовленным поверхностям этот способ уступает колесному в эконо­мичности, скорости передвижения и простоте управления.

В задачи системы управления шагающей машины входят:

стабилизация в процессе движения положения корпуса машины н про­странстве на определенной высоте от грунта независимо от рельефа местности;

обеспечение движения по определенному маршруту с обходом препят­ствий;

связанное управление ногами, реализующее определенную походку с адаптацией к рельефу местности.

Основное назначение шагающих машин — передвижение по сильно пересеченной местности=> управление ими обязательно должно быть адаптивным. В системе управления при этом выделяют обычно сле­дующие 3 уровня управления:

• первый, нижний, уровень — управление приводами степеней подвиж­ности ног;

• второй уровень— построение походки, т.е. координации движений ног, со стабилизацией при этом положения корпуса машины в про­странстве;

• третий уровень — формирование типа походки, направления и скоро­сти движения, исходя из заданного маршрута в целом.

Первый и второй уровни реализуются автоматически, а третий уровень осуществляется с участием человека-оператора. В комбинации с другими более традиционными способами он используется. В частности, реализована комбинация колесного и ша­гающего способов передвижения в так называемых колесно-шагающих транспортных машинах. Применяются два варианта такой комбина­ции. В первом случае режимы качения и шагания осуществляются раз­дельно и последовательно с помощью отдельных приводов. Например, колеса устанавливаются на концах вертикальных рычагов подвески, ко­торые могут поворачиваться на 360° относительно корпуса машины. При включении приводов этих рычагов машина передвигается на них, опираясь на колеса. При вертикальном положении рычагов подвески машина движется на колесах в режиме обычного качения. Во втором ва­рианте оба режима— качение и шагание— осуществляются одновре­менно. Опоры механизма шагания выполняются в виде колес и переме­щаются вперед относительно корпуса машины без отрыва от грунта. При этом колеса, вращаясь, участвуют в создании тягового усилия. Ведутся научно-исследовательские работы по созданию шагающих ма­шин, способных перемещаться подобно насекомым по вертикальным и наклонным поверхностям вплоть до движения "вниз головой".

2. Манипуляторы с цилиндрической системой координат.

Наряду с поступательными перемещениями осуществляется од­но угловое перемещение (по окружности). Соответственно, рабочая зона ограничена цилиндрическими поверхностями.

Билет №21.

1. Назначение сенсорных систем(СС).

2. Классификация технологических комплексов с роботами на основных технологических операциях.

1. CC предназначены для получения информации о внешней среде и положении робота в ней. Конструктивно сенсорные устройства размещают на рабочих органах манипуляторов(устройства ближнего действия), на корпусе робота или вне робота(устройства дальнего и сверхдальнего действия).

Выделяют 3группы:

1.Системы, дающие общую картину окр.среды с последующим выделением отдельных объектов, значимых для выполнения роботом его функций.(Пр.:локаторы)

2.Системы, определяющие различные физико-химические свойства внешней среды и ее объектов.(Пр.: измерители геометр.параметров,плотности, температуры, оптических свойств, хим.состава и др.)

3.Системы, определяющие координаты местоположения робота и параметры его движения, включая его координаты относительно объектов внешней среды.(Пр.:гироскопы(измерители угловых координат), измерители перемещения и скорости, измерители геогр.координат в пространстве и др.)

В составе робота СС ориентированы на обслуживание 2 исполнительных систем-передвижная и манипуляционная. Основные требовании к сенсорным системам — даль­ность действия, точность, быстродействие и т. д.

2. Начнем рассмотрение вопросов применения средств робототехники в промышленности с классификации технологических комплексов. В осно­ву положим следующие признаки:

• тип производственного подразделения;

• степень изменения производства, связанная с применением ПР;

вид технологического процесса;

• количество выполняемых технологических операций;

• тип и количество используемого основного технологического обору­дования;

• тип и количество используемых ПР;

• серийность и номенклатура продукции;

• компоновка комплекса;

• принцип управления комплексом;

• степень участия (функции) человека в комплексе.

Таблица 14.1. Классификационные признаки и соответствующие им основные типы технологических комплексов с роботами

№ п/п	Признак	Наименование
1.	Тип подразделения	Технологическая ячейка Участок Линия Цех
2.	Степень изменения про­изводства, связанная с применением ПР	Для вновь создаваемого производства: с принципиально новой технологией; с новым технологическим оборудованием. Для модернизируемого производства: с изменением технологии; с модернизацией оборудования
3.	Вид технологического процесса	Комплекс: механообработки; холодной штамповки; ковки; литья; прессования пластмасс; термической обработки; сварки; транспортный; контроля и испытаний и т. д.

4.	Тип и количество техно­логического оборудова­ния	С выполнением основных технологических операций: технологическим оборудованием; ПР; их комбинацией
5.	Серийность и номенкла­тура продукции	С определенным размером выпускаемых партий продукции без переналадки ком­плекса. С определенным перечнем видов (типов) выпускаемой продукции
6.	Компоновка комплекса	Линейная Круговая Линейно-круговая По площади Объемная
7.	Тип управления	Централизованное Децентрализованное Комбинированное
8.	Участие человека	В выполнении технологических операций: основных; вспомогательных

Тип производственного подразделения. Здесь классифи­кационным признаком служит количество выполняемых технологиче­ских операций. Простейшим типом, который лежит в основе более круп­ных комплексов, является технологическая ячейка (ТЯ). В ней выпол­няется всего одна основная технологическая операция (помимо вспомо­гательных). При этом количество единиц технологического оборудова­ния и ПР в составе ТЯ не регламентируется.

Следующим более крупным типом является технологический участок (ТУ). На нем выполняется несколько технологических операций, кото­рые объединены технологически оборудованием или организационно управлением. Эти операции могут быть одинаковыми или различными. Если различные операции технологически последовательно связаны, то такой участок представляет собой технологическую линию (ТЛ).

Технологический участок представляет собой совокупность ТЯ, но мо­жет и не иметь их. Следующим типом комплекса является цех, состоящий из нескольких участков. Пределом развития

роботизированного производства является комплексно роботизированное предприятие.

В состав участков и цехов помимо технологических ячеек обычно входят еще склады, транспорт (в том числе и на базе ПР) и системы контроля качества продукции.

Классификация технологических комплексов по степени изменения про­изводства, связанного с применением ПР. Такое измене­ние, очевидно, будет максимальным для создаваемых новых производств, основанных на новых технологиях, и минимальным для действующего производства, автоматизируемого на базе серийных ПР.

Классификация по виду технологического процесса. Она не исчерпывается приведенным перечнем типовых для современного со­стояния областей применения ПР в машиностроении.

Классификация по типу и количеству используемого основного техноло­гического оборудования. Здесь определены два уже наз­ванных ранее основных варианта: ПР, выполняющие основные техноло­гические операции (сборку, сварку, окраску и т. д.), или вспомогатель­ные роботы, обслуживающие основное технологическое оборудование.

Серийность и номенклатура продукции. Они определяются в данном случае объемом партий продукции, которые можно изготавливать без переналадки комплекса, а номенклатура — широтой пе­речня выпускаемых видов (типов) продукции. Оба эти показателя имеюi существенное влияние на эффективность применения ПР. В частности каждый технологический комплекс характеризуется предельными значениями этих параметров, вне рамок которых данный комплекс оказывается экономически невыгодным вплоть до целесообразности перехода гибких комплексов к специальным автоматам (при большой серийной и узкой номенклатуре) или даже к использованию рабочих вместо ПР (и противоположном предельном случае единичного производства).

Классификация по типу размещения технологического оборудования. Приведены основные (базовые) типы компоновок. При простой линейной компоновке оборудование располагается в один рил (по линии), а при наиболее сложной объемной компоновке — на не­скольких этажах (уровнях).

Классификация по типу управления. Она включает рас смотренные ранее централизованный, децентрализованный и комбинированный способы управления. Централизованное управление осуществляется устройством группового управления, а децентрализованное реализуется с помощью местных устройств управления, связанных друг с другом для взаимной координации.

Классификация по степени участия человека. Здесь указаны два случая участия человека в работе: когда человек непосредст­венно выполняет некоторые технологические операции (основные или вспомогательные) и когда он участвует в управлении комплексом.