Смекни!
smekni.com

Технология и автоматизация производства РЭА (стр. 16 из 37)

Агрегатно-модульный промышленный робот - робот, в котором исполь-

зуют исполнительные модули.

Составные части промышленных роботов, автооператоров:

Исполнительное устройство - устройство, выполняющее все его дви-

гательные функции.

Исполнительный модуль промышленного робота - агрегат, входящий в

унифицированный набор, или образуемый из деталей и узлов этого набора,

способный самостоятельно выполнять функцию реализации движений по од-

ной или нескольким степеням подвижности промышленного робота.

Рабочий орган - составная часть исполнительного устройства про-

мышленного робота для непосредственного выполнения технологических

операций и (или) вспомогательных переходов.

Устройство управления - устройство для формирования и выдачи уп-

равляющих воздействий исполнительному устройству в соответствии с уп-

равляющей программой.

Основными характеристиками манипуляторов и промышленных роботов


- 43 -

являются:

- номинальная грузоподъемность - наибольшее значение массы пред-

метов производства и (или) технологической оснастки, включая массу

захватного устройства, при которой гарантируется их удержание и обес-

печение установленных значений эксплуатационных характеристик;

- рабочее пространство - пространство, в котором может находиться

исполнительное устройство при функционировании манипулятора или про-

мышленного робота;

- рабочая зона - пространство, в котором может находиться рабочий

орган при функционировании;

- зона обслуживания - пространство, в котором рабочий орган вы-

полняет свои функции в соответствии с назначением;

- число степеней подвижности - количество возможных направлений

перемещения или поворотов рабочего органа робота;

- скорость перемещения по степени подвижности - максимальная ли-

нейная или угловая скорость движения рабочего органа робота в заданном

направлении;

- погрешность позиционирования рабочего органа - максимальное

отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей програм-

мой;

- погрешность отработки траектории рабочего органа - максимальное

отклонение траектории рабочего органа от заданной управляющей програм-

мой.

1.13. Алгоритмы управления роботами

Алгоритмы и методы обучения роботов подразделяются на:

- прямое обучение;

- роботоориентированное программирование;

- метод задачно-ориентированного программирования.

При прямом обучении предполагается ручное перемещение робота во

все требуемые положения и запись соответствующих им обобщенных коорди-

нат сочленений. Выполнение программы заключается в перемещении сочле-

нения робота в соответствии с заданной последовательностью положений и

не требует универсальной вычислительной машины. Ограничением является

то, что невозможно использовать датчики. Этот метод программирования

эффективен для точечной сварки, окраски и простых погрузочно-разгру-

зочных работ с фиксированными положениями рабочего органа и обрабаты-

ваемой детали в защищенной от попадания посторонних предметов и людей

зоне.

При роботоориентированном программировании используются датчики и

суть программирования заключается в том, что происходит опрос датчиков

и определяется движение робота в зависимости от обработки сенсорной

информации. Преимуществом этого метода является то, что при использо-

вании сенсорной информации робот может функционировать в условиях не-

которой неопределенности. Этот метод используется для сборки или конт-

роля качества сборки. Упростить процедуру программирования можно путем

использования в роботоориентированных языках метода машинной графики,

который связан с заменой метода прямого обучения моделированием рабо-

чего пространства роботов. Этот метод в значительной степени воспроиз-

водит процесс прямого обучения роботов с такими его достоинствами, как

возможности свободной смены точки зрения, визуального контроля взаим-

ного положения всех элементов рабочего пространства, интерактивной от-

ладкой. Подключение САПР к процессу программирования роботов позволяет

резко повысить степень интеграции робота с производственной системой,

т.е. одна и та же БД может быть использована для всей производственной

системы.

При методе задачно-ориентированного программирования определяется


- 44 -

не движение роботов, а желаемое расположение объектов. Исходной инфор-

мацией для этого метода программирования является геометрическая мо-

дель рабочего пространства и робота. Такие системы называются система-

ми моделирования рабочей обстановки. Характерной особенностью таких

систем является отказ от детального программирования конкретных дейс-

твий робота и программирование задачи в терминах взаимного положения

объектов в рабочем пространстве и его изменений. Фактически действия

робота строятся с помощью методов искусственного интеллекта на основе

модели робота и окружающих его объектов. Здесь также большое значение

имеет геометрическая модель.

Программирование роботов с использованием модельных представлений

включает 3 основных этапа:

1. формирование необходимых информационных моделей;

2. построение программных перемещений деталей с контролем взаим-

ного положения, выполнения технологических операций, в т.ч. смены зах-

ватного устройства и инструмента, проверок условий и организации логи-

ческих переходов, синхронизации с другими устройствами;

3. получение исполнительной программы управления роботом на языке

низкого уровня.

Построение геометрической модели рабочего пространства может быть

осуществлено одним из трех способов:

1. с помощью манипулятора;

2. средствами машинной графики;

3. с помощью системы технического зрения.

Первые два были рассмотрены выше (прямое обучение и роботоориен-

тированное и задачно-ориентированное программирование), а третий спо-

соб - это по-существу модификация первого - интерактивное зрение, в

котором оператор, пользуясь лазером как указкой, указывает световым

пятном характерные точки объектов рабочего пространства, а координаты

измеряются системой технического зрения.


- 45 -

2. ТЕХНОЛОГИЯ РЭА КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА.

2.1. Общие принципы управления сложными системами.

При определении некоторого объекта как системы предполагается на-

личие следующих признаков:

1. объекта (системы), состоящего из множества элементов и их

свойств, которые могут рассматриваться как единое целое благодаря свя-

зям между ними и их свойствами;

2. исследователя, выполняющего любую целенаправленную деятель-

ность (исследовательскую, проектную, организационную и др.);

3. задачи, с точки зрения решения которой исследователь определя-

ет некоторый объект как систему;

4. языка, на котором исследователь может описать объект, свойства

его элементов и связи.

Любой целенаправленный процесс, происходящий в любой сложной сис-

теме, представляет собой организованную совокупность операций, которые

условно можно разбить на две группы: рабочие операции и операции уп-

равления.

Рабочие операции - это действия, необходимые непосредственно для

выполнения процесса в соответствии с природой и законами, определяющи-

ми ход процесса. Например, процесс обработки детали на токарном станке

состоит из таких рабочих операций, как закрепление детали, подача рез-

ца, снятие стружки и др.

Для достижения цели процесса рабочие операции должны направляться

и организовываться операциями управления. Совокупность операций управ-

ления образует процесс управления.

Система, в которой осуществляется процесс управления, называется

системой управления. В структурном аспекте любую систему управления

можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления

(управляемой подсистемы) и управляющего органа (управляющей подсисте-

мы). Обобщенная структура системы управления приведена на рисунке 7.

──────────────────────────────────────────────────────────────────────

цель управления

┌──────────────

┌─────────────┼───────────────────┐

│ \│/ │

│ ┌───┴─────────┐ │

│ X(t) │ управляющий │<────────┼──────┐

│ ┌─────>│ орган ├────────┐│ │

│ │ └─────────────┘ ││ │

│ │ U(t) ││ │

│ │ ┌─────────────┐ ││ │

│ │ │объект управ-│<───────┘│ └─────

│ └──────┤ления │<────────┼─────────────

│ └─────────────┘ │возмущающие

└─────────────────────────────────┘воздействия

Рис. 7. Обобщенная структура системы управления, где: X(t) - ин-

формация о состоянии системы; U(t) - управляющее воздействие.

──────────────────────────────────────────────────────────────────────