ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Аппаратные средства выполнения одно- и многоуровневых систем управления. Микропроцессоры в управлении роботами из "Промышленные работы для миниатюрных изделий " Широкие возможности промышленных роботов обеспечиваются не только совершенством механизма самих роботов, но в значительной степени гибкостью и разнообразием функций их управления. [c.109] В настояш,ее время появились фундаментальные работы, посвященные методам исследования динамически сложных систем роботов [23], проектированию приводных систем манипуляторов [10], описанию систем управления исполнительными устройствами роботов [39] и алгоритмов управления [26], изложению основ создания интеллектных роботов [14, 15]. В ряде других монографий [1,4, 13, 19] также рассматриваются вопросы управления роботами и приведены интересные примеры построения устройств управления. [c.109] Основная цель данной главы заключается в том, чтобы, используя научный потенциал указанных выше работ, дать общие представления о составе и функциях устройств управления роботов и на конкретных примерах перспективных разработок показать устройства управления, характерные для той или иной их структурной группы и различающиеся своей организацией, типом функционирования и способом технической реализации. [c.109] Создание более совершенных информационных средств и реализация микропроцессорного управления — способствуют дальнейшему развитию систем управления промышленных роботов (СУ ПР). Обобщенная функциональная схема системы управления промышленным роботом (рис. 4.1) иллюстрируют принцип работы и возможности СУ всех типов, в том числе гибкого и адаптивного управления. [c.109] Получив исходную информацию от устройства ввода-вывода 4, блок 5 проводит анализ информации. От видеодатчика // через преобразователь 10 поступает информация о ситуации в технологической среде 12, от сенсоров и датчиков 3 через преобразователь 2 поступает информация о состоянии робота и особенностях его взаимодействия с объектом. [c.109] Сформированный алгоритм обеспечивается контурами регулирования 6 и отрабатывается исполнительными двигателями 7 робота. [c.109] Не вдаваясь в частные особенности отдельных роботизируемых производств и не стремясь к жесткой расстановке задач по уровням иерархии, выделим три основные задачи, которые должна решать каждая СУ ПР во-первых, управлять последовательностью различных операций, установленных технологическим или производственным процессом во-вторых, управлять каждой отдельной операцией и, в третьих, управлять взаимодействием со средой. [c.110] Управление последовательностью операций включает организацию порядка следования операций в алгоритме (цикле) и чередования циклов синхронизацию по быстродействию с другими видами оборудования и роботами оптимизацию обслуживания (сокращение простоев, времени обработки заявок и т. п.). [c.110] Управление операцией охватывает управление движением и процессом захватывания, в том числе удержанием и манипулированием инструментами и объектами. [c.110] Управление движением, в свою очередь, охватывает широкий круг задач. Сюда входят перемещение в заданные точки зоны и по определенному контуру, управление скоростью, ускорением, моментами и т. д. Управление захватом связано с выполнением как простых действий типа открыть-закрыть, так и сложных. Например, очувствленным взаимодействием захвата с объектом манипулирования (ОМ) путем констатации факта касания, измерения давления, массы, формы, размеров, параметров ориентации или адаптивным манипулированием объектом путем приспособления захвата ПР к массо-габаритным, физическим и другим особенностям объектов. [c.110] Управление взаимодействием со средой строится на взаимном обмене информацией и сигналами с оборудованием, другими роботами, датчиками внешней информации, устройствами ввода-вывода, а также оператором. [c.110] Наиболее простые цикловые устройства управления обеспечивают выполнение перечисленных задач по минимальному объему, т. е. последовательность операций — короткий цикл, число операций — минимально, управление операциями сводится к перемещению от одной точки рабочей зоны к другой, манипуляции захвата типа открыть-закрыть, взаимодействие со средой ограничено вводом информации с пульта и обменом сигналами с технологическим оборудованием о его готовности к началу операции, ее окончании, аварии и т. п. [c.110] Наиболее сложные СУ ПР адаптируются при решении каждой из перечисленных задач. [c.111] Задача управления операциями принципиально отличается от двух остальных тем, что результат ее решения воплощается в работу исполнительных механизмов (электродвигателей, пневмоцилиндров, гидромоторов и т. д.). Поэтому основное внимание при проектировании этого нижнего (исполнительного) уровня должно уделяться качественному и прецизионному управлению динамикой приводов роботов. [c.111] Управление динамикой роботов связано с формированием алгоритмов, расчетом программ управления, параллельной обработкой данных о состоянии робота и другими операциями. Все указанные операции выполняются на средних уровнях, которые принято называть тактическим и стратегическим [26]. Однако учитывая, что при определенной организации СУ ПР стратегический уровень может отсутствовать, а функции этих уровней тесно переплетаются, такое деление до некоторой степени представляется условным. Поэтому воспользуемся их общим характерным признаком — наличием алгоритмического и программного обеспечения и условимся называть средний уровень СУ ПР алгоритмическим. Подробное описание алгоритмического уровня дано в гл. 5. [c.111] В настоящее время среди двухуровневых СУ ПР большая доля приходится на устройства, работающие по жестким программам, заданным в координатах рабочей зоны, и меньшая — на устройства с гибкой и адаптивной программой. Однако с полным основанием можно утверждать, что соотношение в ближайшее время изменится в сторону увеличения ПР с адаптивным управлением. Такие работы необходимы на сборочных операциях, где осуществляются поиск и сочленение деталей, требующие сложных движений. [c.111] Эксплуатация прецизионных роботов возможна лишь при наличии развитой информационной системы (см. гл. 3), что в значительной мере определяет сложность задач управления. Появляется необходимость анализа состояний внешней среды, распознавания объектов, планирования их поведения [37], конструирования/ механизмов движения под конкретную операцию (см. гл. 2), а также выполнения диспетчерских операций, редактирования программ, координации работы интегральных роботов и т. д. [c.111] В зависимости от того, как осуществляется управление переменными (положением, скоростью, ускорением и т. д.) — непрерывно в течение всего цикла или дискретно — выделяют три типа СУ ПР позиционные (дискретные), контурные (непрерывные) и многопозиционные (квазинепрерывные). [c.112] Позиционные СУ отличаются прецизионностью отработки определенных позиций (точек) пространства. Управление в этом режиме организуется последовательно от точки к точке, т. е. в программе должны быть заложены координаты всех точек в ограниченном рабочем пространстве, заданном определенной системой координат. Если координаты позиций описать векторами, то можно построить систему абсолютного отсчета, а если координаты позиций задать приращениями векторов, то получим систему относительного отсчета. Так как вектор положения характеризуется абсолютной величиной и единичным вектором направления, то такое задание позиций сразу дает информацию и о диапазоне, и о направлении перемещения. Программа управления, представленная последовательностью векторов, содержится в памяти. Запрос векторов осуществляется по времени или определен логикой и условиями процесса. [c.112] Контурные СУ характеризуются воспроизведением заданных траекторий в пространстве. В этих системах помимо задач позиционного управления добавляются такие, как отслеживание заданной траектории, управление по оптимальному закону в периоды разгона и торможения, а в некоторых случаях — синхронизация движений робота и объекта. В контурных СУ ПР нет необходимости задавать большое число координат точек, достаточно указать начальную и конечную позиции, а все промежуточные позиции можно описать функцией, характеризующей вид траектории. [c.112] Вернуться к основной статье