БАЗИН СТАНИСЛАВ СЕРГЕЕВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗОЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА КРАНА-МАНИПУЛЯТОРА И ЗАЩИТА ЕГО ОТ ПЕРЕГРУЗОК, ОПРОКИДЫВАНИЯ И РАБОТЫ В СТЕСНЕННЫХ

УСЛОВИЯХ

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами (строительство)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2009

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте

(Государственном техническом университете)

Научный руководитель - Доктор технических наук, профессор

Марсов Вадим Израилевич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Васьковский Анатолий Михайлович

Кандидат технических наук, доцент

Голиков Евгений Петрович

Ведущая организация: Научно-производственный центр “Строительство” Российской инженерной академии г. Самара

Защита состоится « 27 » марта 2009г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.05 в Московском автомобильно-дорожном институте (Государственном техническом университете), по адресу: г. Москва, Ленинградский просп., д.64, ауд.42

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке института

Автореферат разослан «___» ___________ 2009г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Михайлова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Строительство представляет собой одну из важных областей применения промышленных роботов. Технологические особенности строительных процессов накладывают существенные ограничения на масштабы внедрения уже имеющихся роботов и манипуляторов и требуют значительной доработки существующих конструкций. Успешная роботизация строительства возможна лишь при адаптации промышленных роботов к условиям строительной площадки.

Достижения в области промышленной робототехники являются основой при роботизации строительства. Механический перенос существующих технических решений в совершенно иные условия по сравнению с машиностроением в подавляющем большинстве случаев невозможен. Поэтому необходимо заново решать задачи структурной организации роботов и робототехнических комплексов, искать оптимальные алгоритмы решения задач кинематики и динамики манипуляторов для целей строительства, осуществлять выбор информационно-измерительных систем и устройств, заниматься планированием траекторий движения роботов при выполнении различных операций, разрабатывать системы управления, функционирующих в условиях недетерминированной среды.

По сравнению с другими отраслями технологические процессы в строительстве характеризуются низкой производительностью, тяжелым, монотонным трудом, повышенной опасностью работ, загрязненностью рабочей зоны. Сложность строительного производства, разнообразие технологических операций и особые условия их выполнения обусловливают низкий уровень комплексной механизации и автоматизации строительных процессов.

В последнее время получены определенные положительные результаты по применению роботизированных средств на строительно-монтажных работах.

Операции монтажного процесса делятся на две группы: операции монтажного цикла и вспомогательные операции. Операции монтажного цикла связаны с установкой элементов в проектное положение, а вспомогательные операции связаны с закреплением элементов, герметизацией и бетонированием стыков, антикоррозийной защитой закладных деталей, заделкой швов на фасаде здания. Наиболее трудоемкими из перечисленных операций являются операции монтажного цикла, доля которых превышает 65% общих монтажных трудозатрат. Это вызывает необходимость решения вопросов комплексной механизации и автоматизации этих процессов, что позволит повысить технический уровень производства, поднять производительность труда, решить социально-экономические проблемы.

Поэтому совершенствование технологических операций монтажного цикла, методов и средств выполнения монтажных работ на основе применении кранов-манипуляторов, разработка научно обоснованной методики определения конструктивных параметров многозвенных манипуляторов, обеспечивающих повышение производительности монтажных работ, сокращение затрат трудовых ресурсов и тяжелого физического труда, является актуальной задачей.

Цель работы. Разработка и исследование систем автоматического управления технологическими операциями монтажного цикла, методов и средств выполнения монтажных работ на основе применения кранов-манипуляторов и защиты их от перегрузок, опрокидывания и работы в стесненных условиях.

Для достижения поставленной цели:

выполнен анализ зарубежного и отечественного опыта автоматического управления технологическими операциями монтажного цикла с использованием кранов-манипуляторов, методов и средств их автоматизации;

на основании принципа максимума решена оптимальная задача по быстродействию перемещения захватного устройства в зону ориентации;

решена задача повышения динамической точности отработки траекторий движения и позиционирования объектов при выполнении монтажных операций на основе применения алгоритмов адаптивного управления, которые позволяют обеспечить требуемое качество динамических процессов в исполнительной системе робота при существенном изменении массы и моментов инерции объектов манипулирования;

разработана самонастраивающаяся система управления выполнением монтажных операций с эталонной моделью, которая позволяет обеспечить устойчивость и высокие качественно – точностные показатели процессов управления в широких пределах изменения характеристик объекта управления;

на основе матричного метода стандартных кинематических связей разработана универсальная аналитическая модель кинематики управления модульным грузозахватным устройством;

разработана двухпроцессорная система защиты кранов-манипуляторов от перегрузок и опрокидывания и работы в стесненных условиях с одним комплектом рабочих датчиков, которая позволяет обеспечить высокую надежность аппаратуры защиты, выявить неисправности датчиковой аппаратуры и устройств сопряжения;

проведена экспериментальная проверка полученных результатов.