Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление.

Описание

В монографии изложены теоретические основы адаптации промышленных роботов для целей строительства. Рассмотрены технологические особенности строительных процессов и задачи их роботизации, сформулированы требования к роботизации строительных процессов и представлена структурная организация роботов и РТК для автоматизации строительных процессов. Описаны манипуляционные системы строительных роботов, алгоритмы решения задач кинематики и динамики манипуляторов и приводы промышленных роботов строительного назначения. Особое внимание уделено информационно-измерительным системам строительных роботов. Рассмотрены задачи планирования траекторий движений роботов при выполнении строительных операций и особенности управления строительными роботами.

Для инженерно-технических работников строительных, проектных и научных организаций, занимающихся вопросами механизации, роботизации и автоматизации в строительстве, а также для студентов и аспирантов вузов.

Содержание

Предисловие             3

Глава 1. Особенности и эффективность роботизации

в строительстве        5

1.1. Технологические особенности строительных процессов и задачи их роботизации             5

1.2. Требования к роботизации строительных процессов          11

1.3. Структурная организация роботов и РТК для автоматизации строительных процессов      16

1.4. Эффективность роботизации в строительстве         21

Глава 2. Манипуляционные системы строительных роботов   26

2.1. Принципы построения кинематических схем строительных роботов     26

2.2. Кинематические структуры строительных роботов и их специализация            33

2.3. Кинематические модели строительных роботов     41

2.4. Динамические модели строительных роботов         57

2.5. Приводы строительных роботов и их динамические свойства      63

Глава 3. Информационно-измерительные системы строительных роботов   78

3.1. Измерительные преобразователи параметров манипуляционной системы         78

3.2. Сенсорные устройства контроля положения строительных роботов       88

3.3. Лазерные информационно-измерительные системы строительно-монтажных роботов          97

3.4. Ультразвуковые системы контроля роботов 113

3.5. Системы технического зрения строительных роботов       118

Глава 4. Планирование траекторий движения робота при выполнении операций    127

4.1. Постановка задачи планирования движения строительных роботов        127

4.2. Построение каркаса траектории движения робота  132

4.3. Планирование движений манипулятора на основе аппроксимации сплайнами 146

4.4. Аппроксимирование планируемых траекторий движения 154

4.5. Построение прогнозирующих и адаптивных алгоритмов планирования движений            160

4.6. Планирование движений манипулятора при работе с системой технического зрения            170

Глава 5. Управление строительными роботами  176

5.1. Многоуровневый характер управления строительными роботами           176

5.2. Дистанционное и интерактивное управление роботами    183

5.3. Системы программного управления роботами        193

5.4. Адаптивное управление роботами     202

5.5. Логическое управление робототехническими комплексами         208

5.6. Программное обеспечение и языки программирования роботов 212

Глава 6. Роботизация и автоматизация земляных работ            227

6.1. Технологические предпосылки и особенности применения средств роботизации в строительстве           227

6.2. Бортовые информационные системы землеройных Машин          233

6.3. Автоматизация выемки и перемещения грунта       237

6.3.1. Автоматизация экскаваторов           237

6.3.2. Автоматизация бульдозеров 245

6.3.3. Автоматизация погрузчиков            247

6.4. Роботизированные комплексы для выполнения свайных работ    249

Глава 7. Роботизация установки и монтажа строительных блоков и элементов       257

7.1. Краны-манипуляторы  257

7.2. Мини-краны      271

7.3. Кинематические решения строительных роботов для каменной кладки             274

7.4. Интеллектуальное управление в системах автоматизации строительных кранов             279

7.5. Роботизация процесса каменной кладки      284

Глава 8. Автоматизации и роботизация бетонных работ           300

8.1. Системы автоматизации приготовления бетонной смеси  300

8.2. Роботы для подачи и укладки бетона            304

8.3. Принципы управления мехатронным скользяшим Комплексом   313

8.4. Планирование движений мехатронного комплекса            318

Глава 9. Роботы и роботизированные комплексы для отделочных работ       325

9.1. Характеристика штукатурных работ и их технологические особенности           325

9.2. Основные направления роботизации штукатурных работ и требования к штукатурным роботам        330

9.3. Технология автоматизированного выполнения штукатурных работ        334

9.4. Принципы построения штукатурных роботов         343

9.5. Конструктивное исполнение штукатурных роботов           355

9.6. Роботизированные штукатурные комплексы           361

Глава 10. Автоматизация и роботизация работ в подземном строительстве  368

10.1. Требования к проведению подземных строительных работ        368

10.2. Автоматизированное управление тоннелепроходческими щитами       369

10.3. Управление мобильными установками для бурения шпуров      382

10.4. Роботизированные комплексы для укладки тюбингов     388

10.5. Автоматизация строительства мини-тоннелей      403

10.6. Роботы для торкретирования сводов тоннелей      410

Глава 11. Роботизация строительных операций  426

11.1. Технологические предпосылки и особенности применения средств роботизации в строительстве        426

11.2. Роботизированные комплексы для выполнения монтажных работ        432

11.3. Роботизация производства бетонных работ           445

11.4. Роботы и роботизированные комплексы для штукатурных работ          452

11.5. Малярные роботы и роботизированные комплексы          459

11.6. Роботизация земляных и свайных работ     464

Заключение   470

Список литературы