Системы программирования роботов

Языки и системы программирования роботов [c.158]

Аналогия с операционными системами порождает новые идеи и подходы, которые можно транспонировать с систем программирования вычислительных машин на системы программирования роботов. [c.20]

Языки и системы программирования роботов. Существует два способа программирования робота обучение и программирование с помощью некоторого алгоритмического языка. Первый способ отличается простотой и не требует высокой квалификации человека-оператора, но он не позволяет программировать сложные технологические процессы. Языковое программирование более перспективно, так как практически не имеет ограничений по уровню сложности создаваемых программ и допускает интерактивное управление роботами. Второе поколение роботов характеризуется уменьшением роли непосредственного обучения и существенным повышением роли программирования с помощью языковых средств при составлении задания. [c.130]

Наибольшие осложнения возникают при постановке и решении первой задачи. Продемонстрируем основные трудности на примере автоматического программирования движений манипуляционного робота. Исполнительным механизмом такого робота является манипулятор вместе с рабочим органом (механизм захвата, измерительный щуп и т. п.). Управление звеньями манипулятора и рабочим органом осуществляется с помощью сил и моментов, вырабатываемых системой приводов робота. Для формирования требуемых управляющих воздействий необходимо прежде всего построить ПД манипулятора. Перейдем к строгой формулировке этой задачи. [c.39]

Принципиальная схема системы управления одним из приводов перемещения руки представлена на рис. 2. Программирование робота осуществляется следующим образом. Производят в соответствии с заранее составленной программной картой установку кулачков в барабан, при этом последовательно с помощью потенциометров перемещают руку из позиции в позицию и фиксируют положение потенциометров. Тем самым память робота обеспечивается необходимой информацией. [c.56]

Получат дальнейшее развитие и распространение комплекты сварочной аппаратуры для станков и сварочных промышленных роботов, а также поточных и автоматических линий. Управление этим оборудованием на основе микропроцессорной техники пригодно для решения следующих задач сбора и обработки данных о процессе сварки и функционировании оборудования (информационно-измерительные системы) программирования режимов сварки (как внешнее, так и методом обучения при сварке изделия опытным сварщиком) обработки информации, поступающей с датчиков положения сварочной горелки относительно линии свариваемого соединения адаптивного управления процессом сварки в зависимости от изменяющихся параметров свариваемых соединений (главным образом зазора в соединении) автоматизации нормирования сварочных работ (в том числе и выбора режимов) с помощью электронных советчиков технолога — автоматизации выбора режимов сварки непосредственно на сварочном оборудовании по данным об исходных технологических условиях (тип шва, пространственное положение, толщина свариваемого металла и др.). [c.115]

Система управления роботов-манипуляторов третьей разновидности имеет сложную иерархическую структуру, т. е. несколько уровней. Нижний уровень — управление непосредственно приводами исполнительных органов (движение рук манипулятора и, если надо, передвижение его корпуса). Следующий уровень — формирование сигналов управления на эти приводы, затем — программирование деталей операции. Еще выше — планирование комплекса операций в крупном плане и т. п. Каждый уровень системы управления имеет свои обратные связи от различных датчиков информации. [c.314]

Промышленный робот имеет много общих черт со станком с числовым программным управлением (ЧПУ). Для обеспечения движений механической руки робота используется технология ЧПУ того же типа, что и для управления станками. Однако типичный робот легче и портативнее, чем станок с ЧПУ, его применения носят более общий характер и обычно включают в себя манипулирование деталями. Кроме того, программирование робота отличается от программирования систем числового программного управления (СЧПУ). Традиционно программы для СЧПУ составлялись автономно, причем команды управления станком заносились на перфоленту. Робот обычно программировался непосредственно с хранением команд в электронной памяти системы управления. Несмотря на эти различия, между роботами и станками с ЧПУ имеется определенное сходство в том, что касается силового привода, систем обратной связи, тенденции к управлению от ЭВМ и даже некоторых промышленных приложений. [c.256]

Выпускаемые промышленные роботы отличаются разнообразием форм и размеров. Они способны выполнять разные манипуляционные операции и имеют неодинаковые системы реализации двигательных действий. Системы организации движений роботов рассматриваются в следующем разделе, а разд. 10.4 посвящен описанию большинства других технических характеристик, по которым различаются промышленные роботы. В оставшихся разделах данной главы рассматриваются такие вопросы, как программирование роботов и их захватные устройства. [c.257]

Этот метод фактически не является программированием в обычном смысле этого слова. Скорее он напоминает настройку машины. Эта процедура используется с простейшими роботами и представляет собой установку механических упоров, кулачков, переключателей на звеньях манипулятора или настройку реле в системе управления роботом. Такой метод ручного задания программ подходит для роботов, обслуживающих простые технологические операции с короткими рабочими циклами (например, операции типа взять и переместить ). [c.268]

Еще одно достоинство аналитического программирования связано с перспективами интегрированного включения роботов в информационную систему и базу данных САПР/АПП предприятия. В производственных системах будущего программирование роботов будет осуществляться посредством развитых систем автоматизированного проектирования и управления производственными процессами аналогично тому, как программы СЧПУ сегодня можно формировать с помощью современной технологии САПР/АПП. [c.269]

Еще одна область научных исследований в робототехнике связана с восприятием речи или с программированием роботов голосом. Программирование голосом можно определить как речевое общение с роботами (или с другой мащиной) путем подачи им речевых команд. (Программирование голосом используется также в СЧПУ-читатель может вновь обратиться к разд. 8.9, где описано это интересное приложение.) Устройство управления роботом оснащается системой распознавания речи, которая анализирует речевой сигнал на входе и сравнивает его с хранящимся в памяти набором образов определенных слов. При обнаружении совпадения между входным словом и каким-либо словом из заученного словаря робот вьшолняет команду, соответствующую этому слову. [c.280]

Устройство управления (система управления) обеспечивает возможность программирования робота, хранения программы, а также ее воспроизведения, корректировки и отладки. Оно предназначено для формирования и выдачи управляющих воздействий исполнительной системе в соответствии с заданной управляющей программой организует работу информационной системы и синхронизирует все процессы обмена информацией между роботом и различными внешними устройствами. [c.12]

В робототехнической системе, содержащей ЭВМ, для программирования задач (действий) робота и контроля всей системы в целом используется входной язык, или язык управления. Как уже отмечалось в п. 5.1, язык управления состоит из двух компонентов — языка программирования робота и командного языка. В данном параграфе рассмотрены особенности организации и применения некоторых из наиболее известных языков программирования промышленных роботов. Командный язык, будучи средством оперативной коммуникации человека-оператора с робототехнической системой, в гораздо меньшей степени, чем язык программирования, отражает специфику роботов, и потому подробно обсуждаться не будет. [c.158]

Прежде чем перейти к описанию языков программирования роботов, остановимся на общей схеме системы для реализации произвольной программы управления промышленным роботом, написанной на некотором исходном языке (рис. 5.5). Такая программа в общем случае выражает определенную последовательность деклараций, действий робота, вычислительных операций, операций управления датчиками и т. п. Готовая программа на исходном языке должна быть сначала скомпилирована, в результате чего получается ее некоторое внутреннее, или машинное, представление, которое запоминается в ЭВМ. В случае необходимости (например, с целью последующей модификации) запоминается и исходная программа. Ввод исходной программы в робототехническую систему, а также коррекция программы осуществляются, как правило, в диалоговом режиме взаимодействия программиста с системой. Вследствие этого компилятор должен обеспечивать пошаговую, или пооператорную, [c.158]

Несомненно, системы очувствления промышленных роботов, конструкция этих систем, характеристики и алгоритмы обработки информации нельзя рассматривать вне взаимосвязи с системой управления робота. Следует отметить, что многие проблемы согласования параметров систем очувствления, языков их программирования и процесса обучения с соответствующими характеристиками промышленного робота требуют своего решения и совершенствования. Среди таких проблем в области использования массива информации о внешней среде, формируемого с помощью систем очувствления роботов, необходимо отметить следующие три группы представление информации, планирование обработки информации и организация адаптивного управления. [c.17]

Для адаптивного робота программа не представляет собой фиксированный, заранее заданный набор описателей движения (например, координат точек позиционирования манипулятора) программа движения (а иногда и поведения) вырабатывается в процессе исполнения задания. ЭВМ как аппаратное обеспечение системы управления робота предоставляет широкие возможности по его программированию. [c.126]

Пользователь может взаимодействовать с роботом с помощью ЭВМ на разных уровнях иерархии его системы управления, при этом каждому уровню будет соответствовать свой входной язык, адекватный задачам, решаемым на данном уровне иерархии. Поэтому языки программирования роботов можно классифицировать по способу задания и содержанию командной и ситуационной информации. [c.130]

К числу важнейших требований, которым должен удовлетворять язык программирования для адаптивных промышленных роботов, можно отнести простоту языка и его доступность для понимания пользователем и в то же время способность к расширению и модификации, которые позволяют опытным программистам реализовать сложные действия и законы управления. Конструкции языка должны обеспечивать возможность в полной мере управлять движениями манипулятора, причем в реальном масштабе времени, воспринимать информацию с датчиков (в том числе тактильную, силовую, мо-ментную, телевизионную), обрабатывать ее и при необходимости модифицировать управляющие программы. Язык должен допускать групповое управление манипуляционными роботами, а также элементами робототехнических ячеек. В системах управления роботами важны также вопросы системной поддержки, т. е. построения некоторого операционного окружения, обеспечивающего взаимодействие с пользователем, возможности создания, редактирования, отладки и исполнения программ управления. [c.140]

Следующей ступенью автоматизации обучения сварочных роботов является внешнее программирование, при котором характерные точки задаются в координатах изделия с чертежа. Естественно, в этом случае координаты характерных точек задаются в декартовой системе координат. Для обеспечения манипулятора в заданную таким образом точку необходимо автоматическое преобразование декартовых координат в координаты степеней подвижности манипулятора, т. е. решение так называемой обратной кинематической задачи. Эти преобразования также должны выполняться в системе управления робота. [c.174]

Весьма перспективным вариантом внешнего программирования роботов для сварки является обучение в интерактивном режиме с проигрыванием движений сварочной горелки и изделия на экране дисплея без активации манипуляционной системы. [c.174]

В книге изложены принципы, методы и средства конструирования адаптивных робототехнических комплексов (РТК). Рассмотрены вопросы гибкого программирования и адаптивного управления РТК. Описаны различные типы манипуляционных н транспортных роботов, станков и обрабатывающих центров с микропроцессорными системами адаптивного управления. Рассмотрены особенности систем адаптивного контроля и перспективы применения в машиностроении систем искусственного интеллекта. Приведены примеры адаптивных РТК для механической обработки, сварки и сборки, используемых в составе гибких автоматизированных производств. [c.2]

Система автоматического управления робота служит для выработки закона управления приводами двигательной системы на основе сигналов обратной связи от информационной системы. Другая важная функция системы автоматического управления — это планирование действий, программирование движений и принятие целенаправленных решений. Система автоматического уп-правления роботов обычно реализуется на базе микроЭВМ или микропроцессоров, имеющих большой ассортимент входных (аналого-цифровых) и выходных (цифроаналоговых) преобразователей и каналов связи. По этим каналам прямой и обратной связи, число которых колеблется от нескольких десятков до нескольких тысяч, могут передаваться непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) сигналы. Управляющие ЭВМ для роботов строятся в малогабаритном транспортабельном исполнении и обладают повышенной надежностью. Адаптационные возможности и интеллектуальные способности робота определяются главным образом тем, какое алгоритмическое и программное обеспечение заложено в его систему управления. [c.18]

Однако функциональные возможности роботов первого поколения существенно ограничиваются малым ассортиментом датчиков и несовершенством системы управления. Последняя служит в основном лишь для осуществления жесткой программы, заранее заложенной в память. Способность к восприятию обстановки в рабочей зоне у роботов первого поколения практически отсутствует, поэтому эти роботы не могут функционировать полностью автономно. Их программирование в режиме обучения, а иногда и эксплуатация требуют вмешательства человека-оператора. [c.21]

Принцип безбумажной информатики. При проектировании адаптивных систем управления и элементов искусственного интеллекта важное значение имеют очувствление РТК и создание проблемно-ориентированного автоматизированного банка данных (АБД). Последний, взаимодействуя с системами связи и очувствления, находится в состоянии непрерывного обновления. АБД реализуется в памяти ЭВМ и содержит информацию, необходимую для автоматического программирования и адаптивного управления роботами и технологическим оборудованием РТК-Поэтому создание и поддержание АБД как важнейшего звена информационной системы РТК представляет собой первый шаг на пути к организации безбумажной информатики для эффективного управления РТК- [c.32]

Для решения полученных неравенств можно применить известные методы нелинейного программирования [28]. Однако у роботов с большим числом степеней свободы, а также при сложном характере конструктивных ограничений использование этих методов наталкивается на принципиальные или вычислительные трудности. В подобных случаях более простым и эффективным может оказаться метод, использующий рекуррентные градиентные алгоритмы решения неравенств. Суть этого метода заключается в следующем [107]. Пусть для определенности множества и Qx представляют собой шары радиуса Сх и соответственно с центром в нуле. Тогда ограничения на ПД можно записать в виде следующей системы неравенств [c.55]

Методы автоматического программирования движений транспортных роботов с колесным и гусеничным шасси, включая алгоритмы прокладки и оптимизации маршрутов и интерполяции программных движений, рассмотрены в работах [14, 15, 28, 51]. Поэтому ниже ограничимся вопросами программно-аппаратурной реализации этих алгоритмов и их использованием в адаптивных системах управления транспортных роботов. [c.194]

Управление КИР с дифференциальной головкой осуществляется аналогично управлению станком или роботом с контурной системой ЧПУ или АПУ. В процессе предварительного обучения (программирования) исполнительный механизм КИР, несущий измерительную головку и измеряемую деталь, перемещался так, чтобы измерительный наконечник двигался по заданной траектории на эталонной детали. Соответствующий этому перемещению закон изменения управляемых координат представляет собой программное движение, которое записывается в память системы ЧПУ. [c.288]

Система управления промышленного робота позволяет в некоторой степени формировать траекторию только на малых скоростях движения руки. При движении руки с большой скоростью формирование траектории является результатом совместной работы двух или трех приводов и программированию не поддается. [c.60]

И наконец, языки третьего класса относятся к высшему уровню языков программирования роботов. Будучи весьма сложными в реализации, эти языки дают возможность описывать задачи роботов в наиболее естественной и компактной форме, причем в таком описании специфицируется содержание задачи ( что делать ), а не способ ее выполнения ( как делать ). Для обеспечения такой возможности система программирования робота должка содержать детальные модели внешней среды, в которой функционирует робот, а также развитые средства планирования действий робота в соответствии со спецификацией каждой выполняемой задачи. [c.161]

В состав РТК входят манипулятор сварочного инструмента с угловой системой координат — робот OJ-10 PS, позиционер OJ-10 Р система управления RSP-01 сварочная аппаратура UNIMIG 400 S пятирежимный блок программирования сварочных параметров JPP-5 устройства очистки сопла сварочной горелки светобрызгозащитный экран. Комплекс OJ-10 может комплектоваться средствами геометрической адаптации. [c.143]

К числу немногих реально используемых проблемно-ориентированных языков относится язык VAL, разработанный для семейства роботов Puma и входящий в состав системы программирования, включающей монитор, редактор, интерпретатор языка управления движением, систему управления файлами и обеспечивающей двух-задачный режим работы. VAL —это язык низкого уровня, рассчитанный на детальное планирование всех действий робота. В состав языка входит набор инструкций, позволяющих выполнить операции управления конфигурацией и движением манипулятора, управления захватом, арифметические операции над числами и координатами точек позиционирования, управления прохождением программы (условные и безусловные операторы ветвления), а также обеспечивающих связь с внешними устройствами и работу с системой технического зрения. Операторы, относящиеся к последней группе, позволяют инициировать СТЗ, считывать видеоинформацию и обрабатывать ее. Некоторые версии языка используют уже обработанную в СТЗ видеоинформацию, представляющую собой координаты центра детали и данные по ее ориентации. [c.22]

Известно два различных подхода к созданию языка управления роботом. Один из них состоит в разработке нового, специально предназначенного для программирования робототехнических задач языка. Представителями этого класса являются языки AL, AML, VAL, SIGLA, PAL. При таком подходе предполагается, в частности, что синтаксис языка приспособлен к описанию поведения робота, т. е. настолько понятен и экономичен, насколько это возможно. Альтернативным подходом является использование традиционных универсальных языков программирования высокого уровня для решения задач робототехники при условии, что выбранный язык позволяет определять необходимые структуры данных и управляющие команды манипулятора. Такой подход связан с реализацией проблемно-ориентированной надстройки над некоторым широко используемым языком универсального типа. Примером базового языка высокого уровня может быть язык С. Построенная на его основе система упрянлрния роботом ориентирована на использование [c.131]

Язык программирования PLAW для сварочного робота разработан в Японии. Как и в системе ALFA, программирование робота выполняется в два этапа сначала в память ЭВМ вводится текст программы, а затем методом непосредственного обучения задаются положения сварочной головки, закрепленной в захвате робота. При формировании траектории между запомненными опорными точками на этапе исполнения возможна линейная и круговая интерполяция. [c.138]

Анализ конечных элементов Кинематика Экспертные системы Ассоциативность баз данных Моделирование клиентуры Программирование роботов Моделиродание роботов [c.92]

По назначению ПР делятся на универсальные, специализированные и специальные. По грузоподъемности различают роботы сверхлегкие (до I кг), легкие (I... 10 кг), средние (10...200 кг), тяжелые (200... 1000 кг), сверхтяжелые (более 1000 кг). По типу силового привода звеньев манипулятора различают роботы с гидравлическим, пневматическим, электрическим и комбинированным приводом. Промышленные роботы по типу системы управления делятся на программные — это роботы, работающие по жесткой программе с цикловой или числовой системой программного управления, адаптивные роботы, оснащенные датчиками с управлением от системы ЭВМ или ЧПУ, позволяющими реагировать на изменение некоторых условий эксплуатации, и интеллектуальные роботы, управляемые от ЭВгЧ с программированием цели и обладающие широкими возможностями реагирования на изменение технологии процесса, распознавания объектов, принятия решений и т. п. [c.221]

Приводы промышленных роботов могут быть электромеханическими, гидравлическими, пневматическими и комбинированными. Кроме того, промышленные роботы классифицируют по чисчу степеней подвижности, по виду применяемой системы координат и по способу программирования. [c.175]

Робототехнические системы, особенно с адаптивными и интеллектуальными роботами, нуждаются в микропроцессорном управлении. Здесь речь идет о распределенном, а не централизованном управлении. Распределенное машинное управление возможно либо с немощью микроЭВМ, либо с помощью микропроцессорных блоков функционального назначения (БФН) [12]. Преимущественное предпочтение отдается БФН. Когда в алгоритмах встречаются необходимые операции с матрицами, то самым удобным языком встроенного программирования оказывается язык с по-следовате.льной логикой диапрограмм перехода состояний. За универсальность пришлось платить снижением реального быстродействия и объемом памяти. Число управляющих ЭВМ не монеет быть слишком большим, так как это требует использования для управления распределенными объектами весьма развитой периферии. Трудности возникают также при взаимодействии программистов с операционными системами. Частично их можно решить разработкой специализированных операционных систем и специальных языков. Однако принципиальное решение проблемы os-Дания экономичных управляющих комплексов получено лишь в последние годы. Появление мини- и микроЭВМ, микропроцессорной техники дало возможность реализовать децентрализованный принцип построения сложных систем управления. Применение микропроцессорной техники для управления роботами существенно сократило и число и объем задач, для решения которых необходимо использовать управляющую ЭВМ. [c.75]

Задача программирования может быть сведена к задаче доказательства, что данная система робот—объект достигает определенного результата. Часто в качестве критерия выбирается минимум функций принуждения Гаусса или минимум интегральных оценок. Такое доказательство необходимо как своеобразная проверка программы. При решении задач программирования очень важным методом является метод адаптации, опираюш ийся на метод декомпозиции. Этот метод предполагает предварительное разбиение задачи на такое количество простых задач, которые легко решаются, а затем при необходимости корректируются так, чтобы получить правильный ответ. [c.81]

Первые отечественные цифровые системы программного управления были разработаны в 1950-х годах Экспериментальным на-учно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС) и Институтом автоматики и телемеханики (ИАТ) АН СССР [24]. Система ЭНИМС управляла шаговыми двигателями и работала по разомкнутому циклу, т. е. без обратной связи по положению. Система ИАТ работала по замкнутому контуру, причем в качестве датчиков обратной связи в ней использовались вращающиеся трансформаторы. Отличительной чертой этой системы контурного управления приводами подачи было то, что программа движения записывалась на магнитную ленту. Этот способ записи программы (с последующим ее считыванием в рабочем режиме) в дальнейшем получил широкое распространение в цифровых системах программного управления станков и роботов. В некоторых из них магнитозапись используется только при программировании движений рабочих органов в процессе эталонного выполнения технологической операции с помощью оператора, а затем полученная программа вводится в память ЭВМ. При этом оператор контролирует правильность записи программы н в случае необходимости корректирует ее. В других системах программа хранится на кассете и используется, как и в системе ИАТ, для непосредственного цифрового управления оборудованием. [c.26]

Адаптация целесообразна не только на уровне формирования управляющих воздействий, подаваемых непосредственно на исполнительные приводы РТК, но и на более высоком уровне программирования движений роботов и технологического оборудования. В этом случае производится автоматическая коррекция программы движения, вызванная, например, износом инструмента на станке или появлением неожиданного препятствия перед роботом. Важно отметить, что роботы с адаптивным управлением могут манипули-ювать неориентированными деталями и объезжать препятствия. 1рограммирование движений и настройка системы управления [c.33]

На практике ПД формируются либо с помощью человека-опе-ратора, либо автоматически с помощью ЭВМ. В первом случае человек, управляя роботом и технологическим оборудованием, выполняет требуемую технологическую операцию, а соответствующее ПД как эталонное заносится в память системы управления. Этот режим работы по существу представляет собой процесс ручного программирования (обучения) РТК. Во втором случае речь идет об автоматическом программировании (самопрограммировании) ПД РТК по заданному технологическому процессу с учетом имеющихся ограничений. Организация режима автоматического программирования РТК требует прежде всего разработки соответствующих алгоритмов, которые должны быть программно реализованы в управляющей ЭВМ. [c.36]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...