Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых интеллектуальных информационно-коммуникационных систем и технологий для высококачественного управления очувствленными промышленными роботами, предназначенными для автоматического выполнения сложных технологических операций в условиях неопределенности

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
информационно-коммуникационная система, адаптивное управление, робототехника, мехатроника, многозвенный манипулятор, система технического зрения, сварка, обработка, неопределенность

Цель проекта:
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы робототехники и мехатроники, заключающейся в создании новых подходов и методов построения интеллектуальных информационно-коммуникационных систем и технологий формирования управляющих программ для очувствленных промышленных роботов, которые на основе информации, получаемой от различных сенсоров позволят автоматически формировать программы своих действий с учетом знаний о цели выполнения задания в априорно неизвестной и переменчивой производственной обстановке, а также корректировать свои действия в рамках наперед введенной человеком стратегии действий, приспосабливаясь к изменениям состояний внешней среды и самой робототехнической системы, обеспечивая автоматическое выполнение широкой номенклатуры сложных технологических операций. Целью проекта является создание комплекса научных и программно-технических решений в области разработки интеллектуальных информационно-коммуникационных управляющих систем (далее - ИИКУС) очувствленных промышленных роботов (ОПР) для автоматического выполнения сложных технологических операций в условиях неопределенности.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:
1. Методологические и технологические подходы к построению ИИКУС для ОПР.
2. Алгоритмы построения моделей окружающей обстановки, планирования траекторий, синтеза систем автоматического формирования режимов, адаптивной коррекции и автоматической генерации программ движения рабочих органов и рабочих инструментов ОПР.
3. Предложения по архитектуре и составу ИИКУС для ОПР.
4. Программно-технические решения в виде экспериментального образца программного обеспечения ИИКУС для ОПР.
5. Технико-экономическая оценка результатов ПНИ.
6. Рекомендации и предложения по использованию (реализации, коммерциализации) результатов ПНИ.
7. Проект технического задания на проведение ОKР по теме «Разработка промышленного программно-аппаратного роботизированного комплекса для скоростной обработки и нежестких деталей без использования индивидуальной оснастки».
8. Проект технического задания на проведение ОKР по теме «Разработка промышленного программно-аппаратного роботизированного комплекса для сварки корпусных изделий при наличии температурных пространственных деформаций сварных швов».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Главным результатом проекта будет единый комплексный подход к созданию интеллектуальных информационно-коммуникационных систем и технологий формирования управляющих программ для ОПР, которые на основе информации от различных сенсоров позволят автоматически формировать программы их действий с учетом знаний о цели выполнения заданий в априорно неизвестной и переменчивой производственной обстановке, приспосабливаясь к изменениям состояний внешней среды и самой робототехнической системы, обеспечивая автоматическое выполнение широкой номенклатуры сложных технологических операций.
Разработка этого подхода позволит осуществить автоматизацию сложных технологических операций: высококачественную сварку протяженных корпусных изделий морских судов в условиях непрерывной пространственной температурной деформации сварных швов и высококачественную обработку широкой номенклатуры нежестких тонкостенных деталей с различной геометрической формой без использования индивидуальной оснастки, на принципиально новом, превышающем мировой, научно-техническом уровне.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты теоретических исследований, полученные в ходе выполнения проекта, заложили предпосылки для практической реализации ИИКУС ОПР нового поколения, обеспечивающих высококачественное автоматическое выполнение сложных технологических операций в условиях неопределенности (обрезка легкодеформируемых изделий, сварка при температурной деформации шва и т.п.), реальное внедрение которых должно значительно повысить эффективность и конкурентоспособность машиностроительных предприятиях Дальнего Востока и России в целом.

Текущие результаты проекта:
В результате выполненных работ на первом этапе проекта проведено обоснование выбора направлений исследования по разработке новых ИИКУС и технологий для высококачественного и высоконадежного управления ОПР, предназначенными для автоматического выполнения сложных технологических операций в условиях неопределенности и изменчивости рабочей среды реального производства. Результаты проведенного патентного поиска показали, что все известные информационно-коммуникационные управляющие системы ОПР имеют ряд существенных недостатков.
На втором этапе проекта выполнена первая очередь (основная часть) комплексных научно-исследовательских работ, направленных на решение теоретических проблем, связанных с разработкой ИИКУС и технологий для высококачественного и высоконадежного управления ОПР, предназначенных для автоматического выполнения сложных технологических операций в условиях не-определенности.
Разработаны алгоритм и процедура формирования в реальном масштабе времени с помощью систем технического зрения (СТЗ) и других сенсоров моделей окружающей рабочей среды. При этом рассмотрено несколько подходов, учитывающих возможное перемещение СТЗ и сканируемых объектов среды. Разработан алгоритм привязки полученных трехмерных моделей рабочей среды к базовой системе координат ОПР. Для решения этой задачи было предложено использовать специальные маркеры, которые попадают в поле зрения СТЗ и положение которых точно определено.
На основе комплексирования данных, получаемых от СТЗ ОПР, и CAD - моделей рабочей среды разработан метод коррекции траекторий движения рабочих инструментов (РИ) ОПР при наличии деформаций обрабатываемых деталей. Коррекция этих траекторий происходит в два этапа. На первом - обеспечивается совмещение CAD - модели и трехмерной модели отсканированной детали, имеющей деформации. На втором этапе на основе анализа сечений рассматриваемых моделей происходит перенос точек траектории движения РИ с CAD - модели на трехмерную модель деформированной детали.
Разработан алгоритм и система для адаптивной коррекции траекторий движения РИ ОПР с избыточными степенями подвижности в процессе обработки различных изделий со сложной пространственной конфигурацией.
Разработан алгоритм формирования и коррекции в реальном масштабе времени пространственных траекторий движения сварочных инструментов ОПР с использованием контактных датчиков, обеспечивающих качественную сварку тонкостенных корпусных изделий при наличии неизвестных и непрерывно изменяющихся температурных деформаций.
Предложена концепция синтеза высокоточных адаптивных систем управления ОПР, которая основана на непрерывной подстройке скорости движения их РИ по произвольным пространственным траекториям. При этом подход РИ ОПР к объектам работ совершается плавно и без перерегулирований. Разработан обобщённый алгоритм и методы синтеза систем непрерывной аккомодации к дефектам в сенсорах и исполнительных элементах ОПР.