Технічні засоби робототехнічних систем

Лекція 11

Тема: ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИСТРОІ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ РТС.

СИЛОМОМЕНТНІ СИСТЕМИ НАДАННЯ ЧУТЛИВОСТІ РТС

План

1. Інформаційні системи РТС. Загальні відомості

2. Силомоментні системи надання чутливості (п'єзоелектричні, магнітопружні та тензорезисторні перетворювачі)

3. Багатокомпонентні давачі силомоментного надання чутливості

4. Приклад застосування силомоментних давачів

Література:

1. Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники: Введение в специальность: Учеб. Для вузов по спец. «Робототехн. системы и комплексы» – М.: Высш. шк., 1990. – 224с.

2. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы/ Под ред. Е.П. Попова, В.В.Клюева - М.: Машиностроение,1985. – 256с.

3. Промышленные роботы для миниатюрных изделий/ Под ред. В.Ф.Шаньгина - М.:Машиностроение,1985. – 264с.

4. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. - 624с., ил.

1 Інформаційні системи ртс. Загальні відомості

Як вже наголошувалося раніше, в порівнянні з програмними роботами більшою ефективністю володіють адаптивні роботи, оснащені інформаційними системами для збору даних про зміни зовнішнього середовища і оцінки стану компонент пристрою керування і маніпулятора.

Можливість швидкого і точного вимірювання параметрів зовнішнього середовища, необхідного для виконання технологічної операції, дозволяє, не дивлячись на збільшення в порівнянні з програмними вартості адаптивних роботів, понизити витрати на переоснащення гнучких виробничих модулів при зміні типу оброблюваних виробів і підвищити якість продукції, що випускається. Якщо при великосерійному виробництві з невеликими змінами продукції, що випускається, сумарні витрати на створення жорсткопрограмованого робототехнологічного комплексу складаються з трьох приблизно рівних частин, одна з яких — вартість сучасного високоточного промислового робота, а дві інших — витрати на проектування і виготовлення спеціалізованого допоміжного устаткування (вібробункерів, живильників, касет і т. д.), то в умовах середньо- і дрібносерійного виробництва картина зовсім інша (рисунок 11.1).

Тут при тій же вартості використовуваного робота істотно (приблизно в три рази) дорожчає спеціалізоване устаткування. Тепер на його проектування і виготовлення вже доводиться майже 90 % всіх витрат, що є наслідком частої зміни типу виробів, що випускаються. В той же час застосування адаптивного робота дозволяє іноді при середньо- і дрібносерійному виробництві автоматизувати технологічну операцію навіть з меншими витратами, ніж при великосерійному, використовуючому жорсткопрограмований робот. Цей виграш досягається всупереч збільшенню ціни самого робота в півтора рази, за рахунок здешевлення допоміжного устаткування, спрощення і прискорення його проектування.

Оскільки всі компоненти сучасного виробництва довгі роки створювалися і удосконалювалися для того, щоб найбільш продуктивно могла працювати людина, то цілком природно, що, розробляючи інформаційні системи для адаптивних роботів, замінюючих його на ряді виробництв, дослідники спробували передусім копіювати органи чуття самої людини. Проте, вичерпавши ідеї побудови технічних засобів сприйняття властивостей зовнішнього середовища за образом і подобою органів чуття тварин і людини, дослідники були вимушені відмовитися від антропоморфного шляху розвитку РТС і їхніх інформаційних пристроїв.

Слід зазначити, що в історії техніки немало прикладів, коли спроби людини копіювати природу призводили до невдач. З другого боку, винахідливість і розум людини дозволили їй зробити такі пристрої, які природа не змогла створити за мільйони років свого існування. Прикладом тому може служити автомобіль. В то же час спроби людини спроектувати довершену крокуючу машину до цих пір не увінчалися успіхом. Існуючі чотири- шестиніжки виглядають повільними і нестійкими, а двоногі механізми навіть не вийшли із стадії теоретичних досліджень.

Аналогічна картина спостерігається і в області інформаційних систем роботів, де людина створила сенсорні пристрої, що виконують функції, схожі з органами чуття людини, але по деяких параметрах досконаліші.

Інформаційна система промислового робота призначена для отримання і обробки інформації про стан як самого робота, так і зовнішнього середовища.

Стан робота характеризується такими параметрами, як положення і швидкість ланок маніпулятора, зусилля, що виникають в його ланках.

Стан зовнішнього середовища характеризується наступними параметрами: формою, положенням і орієнтацією в просторі об'єктів маніпулювання робота, специфічними властивостями зовнішнього середовища і параметрами обурень, що впливають на виконання роботом технологічної операції.

Для визначення вказаних параметрів до складу інформаційної системи промислового робота входять комплекси давачів внутрішньої і зовнішньої інформації. Сенсорні пристрої (давачі) – виносні перетворювачі контрольованих величин (лінійного переміщення чи кута повороту, тиску, температури і т.п.) в сигнали, зручні для вимірювання, передачі, зберігання та дії на керовані процеси.

Давачі внутрішньої інформації служать для виявлення величин, що характеризують внутрішній стан робота тобто для визначення положення і швидкості руху ланок маніпулятора, а також зусиль в його ланках. З допомогою цих давачів здійснюються зворотні зв'язки і реалізуюються коректуючі дії в системі управління роботом з метою забезпечити необхідну якість і точність його дій.

Давачі зовнішньої інформації призначені для виявлення параметрів, що характеризують стан зовнішнього середовища робота, для контролю за станом об'єкту маніпулювання промислового робота (наприклад, для виявлення фізико-хімічних властивостей об’єктів, їх положення і орієнтація в робочій зоні та стосовно інших об’єктів). Вони призначені для вимірювання параметрів у дальній і ближній зоні і для тактильних вимірювань. Давачі зовнішньої інформації в свою чергу поділяються на контактні і безконтактні. Контактні давачі, як слідує з їх назви, проводять вимірювання при контакті з об’єктом в процесі торкання, проковзування чи кручення. Принцип дії безконтактних давачів базується на визначенні змін акустичного чи електромагнітного полів при взаємодії з об’єктом. Найбільш важливим прикладом використання безконтактних давачів є вимірювання положення об’єкта і визначення його характеристик (форми, характеру поверхні і т.д.)оптичним методом.

Отже, інформаційні системи адаптивних роботів можна класифікувати за різними ознаками (рисунок 11.2).

Умовність запропонованого розбиття інформаційних систем роботів по їхньому функціональному призначенню пояснюється тим фактом, що як одна, так і інша група пристроїв у ряді випадків можуть бути використані для отримання інформації, яку звичайно збирають давачі іншої групи інформаційних систем. Наприклад, використовуючи тільки дані про величини моментів в шарнірах маніпулятора, зміряних за допомогою датчиків стану, можна оцінити вагу вантажу, затисненого захватним пристроєм, або визначити величини і напрями діючих на нього зовнішніх сил, для вимірювання яких звичайно на маніпуляторах встановлюють спеціальні силомоментні системи надання чутливості.

Вимоги до інформаційних систем, що встановлюються безпосередньо на маніпуляторах:

• малі габарити і простота конструкції, пристосованість для розміщення на захватах та інших частинах маніпуляторів з жорсткими обмеженнями на площу і об’єм простору розміщення;

• висока надійність і можливість експлуатації в умовах електромагнітних перешкод, коливань напруги і частоти;

• стійкість до змін параметрів зовнішнього середовища (вібрацій, температури, вологості);

• простота юстування і обслуговування в умовах обмеженої площі обслуговуваня;

• мала собівартість.