Технічні засоби робототехнічних систем

Лекція 13

Тема: ЛОКАЦІЙНІ СИСТЕМИ НАДАННЯ ЧУТЛИВОСТІ РТС

План

1 Поняття локаційних систем надання чутливості, їх завдання

2 Принцип роботи локаційних давачів

2.1 Акустичні локаційні давачі

2.2 Оптичні локаційні давачі

2.3 Електромагнітні локаційні давачі (магнітні, вихорострумові, радіохвильові)

2.4 Радіаційні локаційні давачі

2.5 Пневматичні локаційні давачі

3 Приклади застосування локаційних систем

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 надання чутливості 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 Поняття локаційних систем надання чутливості, їх завдання

Система надання чутливості промислового робота методами локації, є однією з сенсорних систем сприйняття інформації про властивості і стан об'єктів маніпулювання і зовнішнього середовища, дозволяє забезпечити цілеспрямовані рухи робота.

Локаційними системами надання чутливості називаються сенсорні пристрої, що дозволяють роботу, використовуючи принципи пасивної або активної локації, знаходити рухомі і нерухомі об'єкти, координати яких відомі з великою похибкою, визначати їхнє місцеположення, а також здійснювати наведення і захоплення цих об'єктів.

При пасивній локації давачі уловлюють випромінювання шуканого об'єкту і визначають його координати. Для активного режиму вимірювання характерне, що локаційна система містить крім приймачів випромінювання ще і джерело сигналів, які посилають у напрямі передбачуваного місцезнаходження об'єкту. Відображені хвилі реєструються приймачами.

Аналогом пасивних локаційних систем надання чутливості в живій природі є слух тварин і людини, а найбільш яскравим прикладом активної локації може служити здатність кажанів знаходити здобич і перешкоди під час польоту в темноті. Проте, запозичивши методи локації в живої природи, дослідники не обмежилися тільки акустичними хвилями, тому при конструюванні локаційних пристроїв для робототехніки разом з акустичними ультразвуковими далекомірами використовуються оптичні і електромагнітні методи вимірювання відстаней.

Таким чином, принцип дії більшості сучасних локаційних систем базується на випромінюванні і прийомі акустичних або електромагнітних хвиль в припущенні, що швидкість розповсюдження цих хвиль до перешкоди і назад відома з достатньою точністю і практично не змінюється протягом періоду вимірювання дистанції.

За допомогою давачів локації забезпечується вимірювання таких параметрів, як відстань до об'єктів, швидкість руху, їхні розміри, виявлення перешкод, а також дослідження, механічних, електрофізичних, акустичних і інших параметрів об'єктів. В якості додаткових параметрів вимірювання можуть виступати зазори, перекоси, прослизання, наявність внутрішніх дефектів, товщина матеріалу або покриття, твердість, напруги, площа, орієнтація щодо реперної точки або осей і багато інших.

Вимірювальна інформація локаційних систем отримується і перетворюється на основі ряду фізичних методів перетворення: акустичних, магнітних, оптичних, радіаційних, радіохвильових, теплових, електричних, електромагнітних, пневматичних.

В загальному випадку під терміном "локаційний давач" мають на увазі пристрій, що складається з первинного перетворювача, що виміряє шляхом випромінювання і прийому сигналів деякі фізичні параметри об'єктів середовища, підсилювача, аналого-цифрового перетворювача, індикатора, а також у разі необхідності — мікропроцесора, цифроаналогового перетворювача і спеціалізованої ЕОМ для обробки і передачі інформації, що передається в систему керування робота або РТС. В якості аналого-цифрового перетворювача може бути використаний АЦП ЕОМ або системи керування.

Давачі, що розглядаються, за своїм призначенням можуть бути розділені на інформаційні локаційні давачі для керування роботом і локаційні давачі безпеки, що використовуються для захисту виконавчого органу від зіткнення із сторонніми предметами.

Інформаційні локаційні давачі можуть бути також використані для визначення положення об'єкту в просторі відносно вибраної системи координат.

Локаційні давачі безпеки представляють собою спрощену модифікацію інформаційної локаційної системи, яка працює в релейному режимі і формує сигнали про объекти типу "так — ні". В якості давачів безпеки застосовують також далекоміри, сигнали з яких поступають на пороговий пристрій, при чому поріг спрацьовування може змінюватися в процесі роботи робота.

Основною перевагою безконтактних давачів (до яких відносяться локаційні давачі) в порівнянні з контактними давачами є виключення можливості удару в поверхню об'єкту або ненадійного контакту.