Среда, 16.10.2019, 14:47
Приветствую Вас Гость | RSS
Семнадцатая Олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Шестнадцатая олимпиада (2018/19 уч.год)

Как и где работают роботы в авиации?

Автор: Мартынов Павел Владимирович
Возраст: 16 лет
Место учебы: ГОУ РК “Физико-математический лицей интернат”
Город, регион: Россия, Республика Коми, Сыктывкар

Как и где работают роботы в авиации?

План исследовательской работы

1. Введение
2. Промышленный роботы. История создания
   2.1. Начало разработки
   2.2. Роботизированное производство
   2.3. Дальнейшей развитие промышленных роботов
3. Использование роботов в авиации
   3.1. Производство
   3.2. Обслуживание
4. Автопилот
5. БПЛА
6. Роботы в аэропортах
7. Выводы

1. Введение

Актуальность исследования

Ситуация с развитием робототехники такова, что остановить прогресс в этой области не представляется возможным. Роботы уже стали частью новой промышленной революции, основные черты которой – роботизация. С каждым годом автоматизируется все больше и больше заводов, производящих различные детали, приборы и оборудование, в том числе, для авиации. Кроме того, такие роботы могут использоваться не только для сборки оборудования, но и для починки этого оборудования, а также клёпки, сварки, резки и т.д. Поэтому, роботы играют огромную роль в области авиации.

Цель работы и задачи исследования

Цель работы: Исследовать историю создания первых роботов; узнать о применение роботов в авиации (где и как они применяются); узнать, есть ли перспективы в дальнейшем развитии роботизации данной отрасли.

Задачи

  1. Изучить историю создания первых промышленных роботов.
  2. Исследовать, какие роботы применяются в авиации
  3. Обосновать перспективы развития роботизации в области авиации.

2. Промышленные роботы. История создания

2.1. Начало разработки

Толчком к появлению манипуляторов промышленного применения стало начало ядерной эпохи. В 1947 году был разработан первый автоматический электромеханический манипулятор с копирующим управлением, повторяющий движения человека-оператора, предназначенный для перемещения радиоактивных материалов, однако, он был не идеален, поскольку никакой обратной связи по силе он не обеспечивал. Но уже в 1948 году компания General Electric разработала копирующий манипулятор Handy Man, в котором такая обратная связь имелась.

А начиналось всё с разработок американского инженера Джорджа Девола, который в 1954 году разработал способ управления погрузочно-разгрузочным манипулятором с помощью сменных перфокарт. В 1956 году вместе с Джозефом Энгельбергом он организовал первую в мире компанию по выпуску промышленных роботов. Её названия было “Unimation”, сокращенно от “Universal Automation” (Универсальная автоматика).

В 1959 году фирма “Consolidated Aircraft Corporation” опубликовала описание манипулятора с числовым программным управлением, а в 1960-1961 годах появились первые сообщения о манипуляторах “Transferrobot” и “Eleximan” с программным управлением для автоматизации сборочных и других работ. В это же время, его робот был продан и внедрён в производственную линию завода General Motors.

2.2. Роботизированное производство

Экспериментальный прототип робота “Unimate” был создан в 1959 году, а весной 1961 года этот промышленный робот был введён в эксплуатацию на литейном участке одного из заводов автомобильной корпорации «General Motors. Робот захватывал раскалённые отливки дверных ручек и других деталей автомобиля, опускал их в бассейн с охлаждающей жидкостью и устанавливал на конвейер, после чего они поступали к рабочим для обрезки и полировки, тем самым робот заменял три смены рабочих на тяжёлой и опасной работе.

 

Промышленный робот “Versatran”, мог у обжиговой печи загружать и разгружать до 1200 раскаленных кирпичей в час. В то время соотношение затрат на электронику и механику в стоимости робота составляло 75 % и 25 %, поэтому многие задачи управления решались за счёт механики.

2.3. Дальнейшей развитие промышленных роботов

В 1967 году началось использование промышленных роботов на предприятиях Европы. В том же году в эру роботизации вступила Япония, которая приобрела робот “Versatran”. Чуть позже, Япония, Швеция, Великобритания, ФРГ, Италия и Норвегия стали выпускать промышленных роботов собственного производства. Уже к концу 1970-х годов Япония вышла на первое место в мире как по годовому выпуску роботов, так и по числу промышленных роботов, установленных на предприятиях страны.

В СССР первые промышленные роботы УМ-1 и “Универсал-50” появились в 1971 году. Они были создана под руководством профессора П. Н. Белянина (робот УМ-1) и лауреата Государственной премии СССР Б. Н. Сурнина. В 1972—1975 годах был создан (усилиями различных научно-производственных организаций) уже целый спектр советских промышленных роботов (в том числе роботы серии «Универсал», ПР-5, «Бриг-10», ИЭС-690, МП-9С, ТУР-10 и другие).

Быстро развиваются технологические роботы, выполняющие такие операции, как высокоскоростные резание, окраска, сварка. Появление в 1970-х годах микропроцессорных систем управления и замена специализированных устройств управления на программируемые контроллеры позволили снизить стоимость роботов в три раза, сделав рентабельным их массовое внедрение в промышленности.

В настоящий момент крупнейшие заводы по производству промышленных роботов располагаются в Германии, Японии, Дании, США и Китае. KUKA Robotics Corporation, Fanuc, Universal Robots, ABB, Yamaha Robotics, Rethink Robotics – ведущие производители промышленных роботов на данный момент.

3. Использование роботов в авиации

3.1. Производство

Сборка самолета является трудоемким, ручным процессом. Большие кондукторы, опоры, рамы, крепления, платформы, люльки, портальные системы присутствуют на любом авиационном предприятии. Но технологии, основанные на использовании роботизированных систем, постепенно становятся ключевым звеном производства военных и коммерческих самолетов.

Промышленные роботы начинают применяться в процессах клепки, обшивки фюзеляжа, выкладки композитных материалов, при различных работах в условиях ограниченного пространства. К примеру:

Робот клёпки: Для ускорения производства стали использовать промышленный робот CPAC конструкция с С-образной рамой, IPAC, обеспечивающий клепку панелей фюзеляжа и крыла с максимальной скоростью и надежностью, FRAG - клепка внутренних элементов силового набора не выходящими на внешнюю поверхность самолета заклепками.

$IMAGE3$ 

Робот-сварщик и робот-склейщик: Для того, чтобы обезопасить человека от работы со сварочным оборудованием и ускорить производство, то на современном производстве часто стали использовать так называемых роботов-сварщиков или роботов-склейщиков. Одним из основных применений его это изготовление сварка или склейка металлоконструкций в условиях массового, серийного и мелкосерийного производства. Робот удерживает сварочный пистолет, который пропускает ток через две соединяемые металлические детали. В соответствии с управляющей программой сварочный пистолет может перемещаться, практически не отклоняясь от заданной траектории. И если программа отлажена хорошо, сварочный пистолет прокладывает шов с очень высокой точностью.

 

Робот для обработки кромок авиационных деталей: После фрезерной обработки, для упрощения обработки кромок деталей будет использовать робот, который будет удалять заусеницы с изделий. Данный робот был установлен на Иркутском авиазаводе в марте 2016 года.

 

Роботы для сверления отверстий: Поскольку для повышения производства необходимо приходить к более современным технологиям, то на новом заводе одной из крупнейших авиастроительных компаний Airbus активно используются роботы, которые выполняют работы по сверлению отверстий, необходимых для стыковки частей фюзеляжа в верхних частях секций самолетов.  При использовании робота в его захватном приспособлении закрепляется рабочий инструмент, который перемещается над поверхностью обрабатываемой детали, высверливая отверстия в нужных местах. Преимущество подобной процедуры проявляется в тех случаях, когда приходится работать с крупногабаритными и массивными деталями или проделывать большое число отверстий. Операции сверления играют значительную роль в производстве самолетов: они предшествуют клепке, при которой в отверстия вставляются миниатюрные зажимные детали, скрепляющие между собой два листа металла. В деталях самолетов необходимо проделывать сотни, а то и тысячи отверстий под заклепки, и вполне естественно, что такую операцию поручили роботу.

3.2. Обслуживание

Помимо роботов, которые используются для сборки различной авиатехники, так же используются роботы, помогающие обслуживать данную технику.

Роботы для снятия покрытий с внешней поверхности самолета: Поскольку на внешнюю поверхность самолёта очень часто наносятся какие-либо лакокрасочные покрытие, а для снятия этих покрытий использовались огромные усилия, т.к. всю работу приходилось выполнять вручную, то, компания Concurrent Technologies Corporation создала роботизированную систему и разработали команду роботов, способных снимать краску с самолетов, используя для этого лазеры.

Роботы для нанесение различных составов на поверхность: Окраска – это еще один тип производственных операций, которые способен выполнять робот, если его оснастить пульверизатором. В память робота закладывается программа, обеспечивающая выполнение определенной, многократно повторяемой последовательности перемещений. Одновременно программа регулирует скорость разбрызгивания краски. В результате на поверхности окрашиваемой детали образуется равномерное покрытие, причем нередко робот обеспечивает более высокое качество окраски, чем человек, которому свойственна неточность движений. Среди других процедур обработки поверхности можно отметить напыление антикоррозийных жидкостей на листы металла для защиты их от химического или физического воздействия окружающей среды, а также нанесение клеевых составов на поверхность деталей, подлежащих соединению.

Робот заправщик: Для ускорения процесса заправки стали использоваться роботы-заправщики, заменяющие персонал при заправке летательного аппарата. 

 

4. Автопилот

Большую часть полёта самолёт управляется встроенным бортовым роботом - автопилотом. Активное участие экипажа самолёта требуется только при взлёте и посадке. Автопилот - это система, автоматически ведущая лайнер по заданному курсу с соблюдением параметров скорости и высоты. Пилот должен вести наблюдение за показателями приборов. Автопилот использует информацию датчиков, установленных на борту самолёта и информацию, передаваемую с наземных датчиков. Он также способен устранить ошибки управления, вызванные человеческим фактором. Это значительно повысило безопасность полётов.

5. Беспилотные летательные аппараты

Все большую популярность приобретают беспилотные летательные аппараты (БПЛА). БПЛА - беспилотный летательный аппарат военного назначения, разновидность военного робота. В задачу этих автономных систем, созданных для полёта, входит выполнение миссий, потенциально опасных для человека. В более широком смысле: мобильный, автономный аппарат, запрограммированный на выполнение каких-либо задач. Они оснащены различными датчиками, системой радиолокации, камерами наблюдения. Применяться могут в военных целях и для нужд гражданской авиации. Они получили широкое распространение для ведения съёмки с высоты птичьего полёта, для чего ранее использовались самолёты или вертолёты. Полиция использует их для наблюдения за определёнными территориями. В сельском хозяйстве они применяются для отпугивания птиц на полях во время созревания урожая, и с той же целью используются в аэропортах на взлётно-посадочных полосах. Спасательные службы пользуются ими для получения информации в опасных или труднодоступных местах.

 

Авиационные комплексы с дистанционно пилотируемыми летательными аппаратами (ДПЛА) относятся к числу наиболее перспективных средств воздушной разведки. Это связано с тем, что современные технологии позволяют создавать «летающие роботы», способные с высокой достоверностью добывать разведывательную информацию, действуя над территорией противника вблизи объектов разведки. При этом повышенная скрытность действий ДПЛА, способность вести разведку круглосуточно приобретают особое значение в ходе подготовки и проведения не только войсковых, но и контртеррористических, специальных операций, о чем свидетельствует использование подобных средств американцами в Афганистане, Ираке.

6. Роботы в аэропортах

Роботизированные стойки регистрации пассажиров и распечатки посадочных талонов в аэропортах.

Роботы-полицейские: телекамеры, сканирующие лица людей в аэропорту, чтобы обнаружить разыскиваемых преступников.

Роботизированное устройство для приёма багажа.

Роботы информаторы: интерактивные устройства, предоставляющие информацию пассажирам. Они оснащены дисплеем и могут указать направление движения, дать информацию о рейсе, время прибытия или отправления.

Роботизированные устройства для уборки помещений аэропорта: самостоятельно передвигаются и автоматически огибают людей и препятствия. В нужное время отправляются в заданные места для подзарядки.

7. Выводы

В заключении исследовательской работы, были изучена история появления первых промышленных роботов и их применение в современной авиации. В итоге, можно сделать вывод, что дальнейшее развитие авиации невозможно без использования роботов, а также БПЛА и различных автоматизированных систем.

Главными преимуществами роботов являются:

  1. Повышение производительности. Робот способен работать 24 часа в сутки в автоматическом режиме, без каких-либо перерывов. Также роботы обладают более высокими скоростью и усилиями по сравнению с человеком;
  2. Повышения качества продукции. Человеческий фактор достаточно часто является причиной сбоев: плохое настроение, невнимательность, утомляемость и прочие факторы снижают точность и скорость производства. Исключение человека из технологического процесса приводит к значительному снижению брака;
  3. Снижение дополнительных затрат. Несмотря на высокую стоимость роботов, их эксплуатация выгоднее из-за отсутствия накладных расходов, обязательных при использовании персонала: обеспечение безопасных условий труда, страховые выплаты, медицинское обслуживание, оплата больничных и отпусков, социальные льготы и т.д. При анализе таких затрат, оказывается, что обслуживание роботов требует не так уж и много средств.
  4. Исключает нахождение человека в опасных средах. При сварочных и покрасочных работах, в литейных производствах, где высокие температуры и токсичность, человек может работать ограниченное время, и, несмотря на средства защиты, оказывается вредное воздействие на здоровье. Поэтому в таких производствах необходимо заменить человека роботами, а специальные конструктивные приемы снижают вероятность поломки или выхода его из строя;
  5. Компактность. Так как нет необходимости создавать специальные условия для человека, роботам необходимо более компактное рабочее пространство;
  6. Гибкость применения. Быстрое перепрограммирование, адаптация под изменения технологического процесса, универсальность применения – это характерные черты для всех роботов. Недавно появился новый класс роботов – так называемые коллаборативные роботы (помощники человека), способные работать совместно с оператором и не требующие специальной подготовки для его программирования.
Категория: Шестнадцатая олимпиада (2018/19 уч.год) | Добавил: Service (14.01.2019) | Автор: Мартынов Павел Владимирович W
Просмотров: 313 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 2.0/3
Всего комментариев: 1
1 Yui  
Ты же знаешь, что плагиат - это нехорошо?

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК
НА УЧАСТИЕ В ОЛИМПИАДЕ
ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ ОТКРЫТО!
ПРИЁМ РАБОТ 1-ГО ТУРА
ОТКРЫТ!

Календарь
Их многие читают
Щур Илья Андреевич (22856)
Надежин Никита (16302)
Щур Илья Андреевич (15257)
Кузьминова Анастасия Олеговна (14773)
Збарский Даниил Павлович (14681)
Бадакова Анастасия (13633)
Рафаэль (9340)
Кошманов Илья Игоревич (9021)
Александров Егор (8458)
Копочинский Антон (8443)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2019