1.5. Органы управления

На панели оператора расположены все выключатели и сигнальные лампы, необходимые для повседневной эксплуатации робота. В панель также входят алфавитно-цифровая клавиатура, накопитель на гибких магнитных дисках и разъемы для пульта ручного управления и внешних устройств.

Расположение органов управления на пульте оператора представлено на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Пульт оператора

1. Переключатель сетевого питания (СЕТЬ 0,1):

переключатель поворачивается при наличии ключа;

сетевое питание включается поворотом переключателя в положение 1 при условии, что кнопка аварийного останова не находится в нажатом положении;

питание выключается поворотом переключателя в положение 0.

2. Сигнальные лампы сетевого питания – лампа горит, когда сетевое питание включено.

3. Кнопка аварийного останова (АВАРИЯ):

кнопка красного цвета;

сетевое питание выключается нажатием данной кнопки;

кнопка возвращается в исходное положение, поворотом по часовой стрелке.

4. Кнопка включения питания системы управления (СУ 1):

кнопка зеленого цвета, оснащенная подсветкой;

нажатием кнопки включается питание СУ.

5. Кнопка выключения питания системы управления (СУ 0):

кнопка красного цвета, оснащенная подсветкой;

нажатием кнопки питание СУ выключается.

6. Кнопка включения питание приводов (ПИТАНИЕ ПРИВОДА 1):

кнопка зеленого цвета, оснащенная подсветкой;

нажатием кнопки включается питание приводов, одновременно разблокируются электромагнитные тормоза двигателей;

подсветка загорается при включенном питании приводов.

7. Кнопка выключения питания приводов (ПИТАНИЕ ПРИВОДА 0):

кнопка красного цвета, оснащенная подсветкой;

нажатием кнопки, питание приводов выключается.

8. Переключатель выбора режима: имеет три положения:

Работа (run) система работает в обычном режиме;

Останов (wait) выполнение программы остановится в конце текущего шага; если после этого повернуть переключатель в положение РАБОТА, то выполнение программы продолжается с начала следующего шага.

Рестарт (restart) используется для повторного запуска программы пользователя с первого шага.

9. Кнопка автоматического запуска (АВТОСТАРТ):

нажатием кнопки зеленого цвета можно запустить систему так, что робот начинает выполнять выбранную программу без задания команд с клавиатуры.

10. Клавиатура: состоит из мембранных клавиш, расположенных под панелью оператора за специальной крышкой с правой стороны; клавиатура оснащена миниатюрным динамиком, который указывает на нажатие клавиш.

11. Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) – расположен под панелью оператора, за специальной крышкой с левой стороны.

12. Разъем для пульта ручного управления.

13. Разъем для периферийных устройств.

2. Описание программной части робота

Система ARPS

ARPS (Advanced Robot Programming System – усовершенствованная система управления робота) – система на базе вычислительной машины, предназначенная для управления роботом таким образом, что задание вида работы, выполняемой роботом, осуществляется посредством введения программ в память ЭВМ. Возможность программирования, обеспечиваемая системой ARPS, позволяет обучить робот быстро и аккуратно выполнять простые и сложные операции.

Система управления ARPS включает центральную ЭВМ, видеотерминал, накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД), выносной пульт ручного управления и линии входа/выхода. Программирование осуществляется путем записи с клавиатуры видеотерминала инструкций, предназначенных для управления роботом. При необходимости последующего использования программы можно записать на гибкий магнитный диск. Пульт ручного управления используется для обучения робота программируемым точкам позиционирования. С помощью линий входа/выхода робот может управлять различным оборудованием, например, конвейерами, станками, сварочными установками и т. д.

Операционная система ARPS постоянно хранится в программируемом постоянном запоминающем устройстве (ППЗУ) устройства управления. Она содержит инструкции управления роботом, а также ряд вспомогательных функций, с помощью которых выполняется программирование робота методом обучения, запись данных на гибкий диск и т. д. Обеспечена возможность составления новых программ во время работы робота.

Формат команд и директив

Команда и директива ARPS представляет собой строку символов, иллюстрирующую операцию, которую нужно выполнить. Инструкции могут состоять как из одной части (например, BASE), так и из двух частей (например, ZERO MEMORY), и очень часто могут быть сокращены до одного, двух или трех символов. Мы условимся их писать ЗАГЛАВНЫМИ буквами.

Обычный формат команд и директив имеет вид:

КОМАНДА аргумент1, аргумент2, …

Здесь аргумент1, аргумент2, … – переменные точки, величины углов и т. д. Аргументы условимся писать строчными буквами, чтобы отличать их от наименований команд.

Пример:

DELAY время

время – единственный аргумент команды DELAY, которому пользователь должен придать требуемое значение, например

DELAY 5

что приведет к задержке в 5 секунд при выполнении программы.

Если тип аргумента заключен в угловые скобки (например <время>), то аргумент является необязательным и пользователь может не придавать ему значение. В этом случае система управления использует заданное внутреннее значение по умолчанию, которое почти всегда равно нулю. Например:

BASE <dx>, <dy>, <dz>, <z-rotation>

В команде все аргументы являются необязательными и поэтому команда, определяющая переход основной системы координат на 100 мм в направлении по оси Z, может быть записана следующим образом:

BASE , , 100

или BASE 0, 0, 100, 0

Переменные и числовые константы

Целочисленные константы представляют собой числа в диапазоне -32768…32767 (16-разрядное двоичное число с первым знаковым разрядом). Примеры констант:

5 , 120, 0, -50

Целочисленные переменные – это числа, которым дано имя. Это имя состоит из одного или нескольких символов. Допустимыми символами являются буквы A..Z, цифры 0..9, а также символ точки (.). Первым символом должна быть буква. Допустимые имена переменных:

X, COUNTER1, ERROR.CODE

Значение целочисленной переменной лежит в диапазоне -32768…32767.

Нумерация сочленений (индекс)

Индекс сочленения указывает в командах (например MOVE JOINT), к которому сочленению относится данная команда. Индексы сочленений представляют собой константы, диапазон значений которых 1 … 6. Значение 1 соответствует первому сочленению, значение 2 - второму, и т. д.

Параметры линейных перемещений

Расстояния используют для определения местоположения точек в рабочей зоне робота. Расстояния задаются в миллиметрах и диапазон их значений ограничен в пределах -1024 мм … 1023.99 мм. Наименьшее изменение в расстоянии составляет 0.01 мм. Наименьшее изменение в расстоянии составляет 0.01 мм. – это соответсвует максимальной ошибке округления при внутренних вычислениях.

Параметры угловых перемещений

Использование угловых значений позволяет, в частности, определить КОНФИГУРАЦИЮ СОЧЛЕНЕНИЙ. Угловые значения задаются в градусах и диапазон их значений ограничен в пределах -180.000 … 179.995 градусов или -360.00 … 359.99 градусов. Наименьшее изменение градусов составляет 0.005 градуса.

Скорость перемещений

Скорость перемещения робота определяется или в виде значения абсолютной скорости (мм/с), или она может быть «плавно настроена» с помощью масштабного коэффициента скорости. Величина абсолютной скорости может меняться в пределах от 2.0 до 3000 мм/с. Но на практике верхний предел ограничен 500 мм/с, который нельзя превышать за исключением специальных случаев. Наименьшее допустимое изменение скорости равно 0.1 мм/с. Значение абсолютной скорости справедливо лишь для линейного перемещения. Ее измеряют в отношении к головке рабочего органа (начало системы координат инструмента). Скорость перемещения сочленений может быть больше. Масштабный коэффициент скорости задается в процентах в пределах от 1 до 300 (100% соответствует масштабному коэффициенту 1). Наименьшее изменение – 1%. Фактическая скорость перемещения робота вычисляется путем умножения абсолютной скорости на масштабный коэффициент скорости.

Установка скорости осуществляется командой SPEED. Например, скорость 100 мм/с устанавливается следующим образом:

>SPEED 100

Примечание: на скорость перемещения манипулятора влияют также установка максимальной допустимой скорости (MAXSPEED) и коэффициент скорости (SPEED %). Максимальная скорость, например 500 мм/с, устанавливается командой:

>MAXSPEED 500

а коэффициент скорости, например 50%, командой

>SPEED % 50

Установленные значения скорости можно вывести директивой LIST STATUS.

Когда установлено требуемое значение скорости, программа может быть запущена.

Наименование файлов

Файлами называются области на гибком диске, в которых сохраняют координаты позиций и программы. Запись данных, загрузку и удаление осуществляют с помощью наименований файлов. Наименование файла состоит из последовательности от 1 до 6 буквенно-цифровых символов, начинающейся с буквы, заканчивающейся символами «.P» (программы) или «.L» (обученные точки). Примеры наименований файлов:

PROGR1.P D1G34.P – файл программы;

PROGR1.L D1G34.L – файл массива назначенных точек.

Точечные переменные

С помощью точек определяются те позиции в рабочей зоне манипулятора, через которые конечная точка схвата манипулятора (т. е. инструмент) должна перемещаться. Существует три типа точек:

• координатная точка;

• комбинированная точка;

• абсолютная точка.

Точкам можно дать наименования, которые состоят из одного или нескольких знаков. Допустимыми являются буквы A … Z , цифры 0 … 9 и знак точки (.). Максимальное количество знаков неограниченно, но рекомендуется использовать не более 10 знаков. Первый знак должен быть буквой или знаком # (уточненная точка).

Абсолютная точка – точка, которая определяет абсолютные угловые значения сочленений манипулятора.

Пользуясь абсолютными точками можно достичь некоторых преимуществ по сравнению с координатными точками:

– достигается наивысшая возможная точность;

– конфигурацию робота можно определить однозначно;

Недостатки абсолютной точки:

– абсолютные точки нельзя преобразовать программно;

– абсолютные точки нельзя комбинировать.

Абсолютные точки отделены от координатных точек посредством написания знака # перед наименованием.

Примеры абсолютных точек:

#PICK #CHK.POINT

Комбинированная точка

Эта точка связана с двумя системами координат: основной системой координат (WORLD) и системой координат инструмента (TOOL).

Система WORLD образована из трех взаимно перпендикулярных осей (X, Y, Z), точка пересечения которых расположена внутри корпуса робота. Основная система координат – фиксированная, и только пользуясь директивой BASE можно передвинуть ее положение.

Система координат инструмента (TOOL) также состоит из трех взаимно перпендикулярных осей ( ), но точка пересечения этих осей – точка прикрепления инструмента во фланце кисти манипулятора (во время перемещения манипулятора одновременно перемещается и система координат инструмента).

Когда обучают робот, блок управления определяет, где находится система координат инструмента в момент обучения. Расстояние инструмента от системы координат WORLD (значения x, y, z), а также данные ориентации относительно системы WORLD (углы o, a, t) пересылаются в ЗУ (см. рис. 2.1). Когда манипулятор во время выполнения программы перемещается к какой-нибудь точке, блок управления вычисляет на основе значений x, y, z, o, a, t углы сочленений робота (абсолютные точки).

Координатная точка – это совокупность координат x, y, z, o, a, t , указывающая положение системы координат инструмента относительно основной системы координат.

Преимущество координатной точки заключается в том, что ее значение не зависит от конструкции сочленения манипулятора и ее можно также легко образовать программным способом.

Величины x, y, z указывают позицию координатной точки относительно основной системы координат и углы o, a, t определяют ориентацию координатной точки (ориентацию инструмента в пространстве). Описание представлено на рис. 2.1.

Положение координатной точки устанавливается в пределах основной системы координат относительно значений x, y, z. Например, если значения x, y, z равны 300, 400 и 100, то координатная точка находится в основной системе координат так, что в направлении оси X перемещаться 300 мм, оси Y – 400 мм и оси Z – 100 мм. Углы ориентации o, a, t определяют ориентацию координатной точки. Величину углов можно рассчитать следующим образом:

• проекция оси Z координатной точки вычерчивается на плоскости X-Y основной системы координат; угол, между осью X основной системы координат и проекцией составляет угол o;

• угол между осью Z основной системы координат и осью координатной точки составляет угол a;

• вычерчивают линию пересечения плоскости X’-Y’ и плоскости X-Y, параллельной основной системе координат и проходящей через начало координат точки; угол, между осью координатной точки и выше указанной линией пересечения составляет угол t; если ось координатной точки выше плоскости X-Y основной системы координат, угол t, положительный, если ниже, – отрицательный.

Если углы ориентации o, a, t раны нулю, то оси основной системы координат и координатной точки параллельны.

Рис. 2.1 Угловые значения o,a,t координатной точки в отношении основной системы координат

Имеется также понятие инверсированной точки (INVERSE) – это координаты x, y, z, o, a, t, которые показывают как расположена основная система координат относительно координатной точки.

Комбинированные точки

C помощью комбинированных точек можно определить рабочую точку робота относительно какой-либо другой точки. Это действительно гибкий метод, когда, например, рабочие точки перемещаются при смене точки захвата детали. Если рабочие точки были обучены относительно какой-либо точки (точка сравнения, сравните команду FRAME), сдвиг системы можно выполнить относительно этой точки, и тогда точки, обученные относительно точки сравнения, двигаются в соответствующей зависимости.

Комбинированные точки могут быть образованы только из координатных точек. Данные точки отделены друг от друга скобками. Например, если точка HOLE обучена относительно точки CORNER, робот заставляют перемещаться в точку HOLE посредством команды:

GO CORNER (HOLE)

Комбинированные точки можно считать «суммой» точек. Однако следует заметить, что изменение в углах ориентации также влияет на позицию комбинированной точки (значения масштабного коэффициента и координат). Комбинированные точки можно преобразовывать следующим образом:

• командой HERE;

• командой редактора T и директивой LTEACH с помощью пульта ручного управления при обучении.

При образовании комбинированных точек следует сначала определить точку сравнения. Например, обучение точке CORNER (HOLE) могло быть осуществлено следующим образом: манипулятор перемещается в точку CORNER и дается команда:

HERE CORNER

Затем манипулятор перемещается из точки сравнения в обучаемую точку и дается команда:

HERE CORNER (HOLE)

Движение в обученную точку можно осуществить при помощи команды:

GO CORNER (HOLE)

При употреблении комбинированных точек следует заметить, что затрачивается сравнительно длительное время для их расчета. Если в программе нужно применить несколько раз одну и ту же комбинированную точку, то величину комбинированной точки можно записать в ЗУ в виде величины координатной точки командой LOCATE, и использовать ее в программе вместо комбинированной точки. Например:

LOCATE CORNER.HOLE= CORNER (HOLE)

…

GO CORNER.HOLE

Мониторные директивы

Когда система управления ARPS инициализирована, происходит переход в режим управления МОНИТОР. Задача монитора – получив директивы, введенные с клавиатуры оператором, выполнить операции, указанные в этих директивах. С помощью мониторных директив можно запускать и останавливать выполнение прикладных программ, записывать и хранить программы на гибком диске, обучать робот определенным точкам и т. д. Когда вызван режим монитора, на экране дисплея выводится:

>

или RUN>

Символ > указывает, что ни одна из программ робота не инициализирована (манипулятор не двигается). Текст RUN> означает, что программа, находящаяся в ЗУ блока управления запущена.

Обычная форма мониторных директив следующая:

INSTRUCTION argument1, argument2…

где INSTRUCTION – имя операции;

argument1, argument2… – переменные, точки и т. д., связанные с директивой; если аргумент условный (необязательный), то он изображается в формате команды в угловых скобках (<argument>).

Все директивы и команды управления описаны в приложении 1, 2.

Выполнение команд на уровне монитора

В режиме монитора также можно выполнять отдельные команды, если их поставить символ «.» перед командой. Например:

>.OPEN – разжимается захват манипулятора.

Преимущество использования команд с точкой заключается в том, что если надо выполнить отдельные команды, то нет необходимости редактировать для данной команды собственной программы пользователя.

Примечание: при использовании команд с точками предполагается, что данный момент не запущена программа пользователя (т. е. монитор выводит на дисплей символ >, а не RUN>). Пульт ручного управления должен быть в режиме COMP.

Переключатели программы

На работу системы управления ARPS можно влиять с помощью т. н. переключателей программы. Они представляют собой переменные, имеющие активное состояние (enabled) и пассивное состояние (disabled). Состояние данных переключателей может быть изменено командами ENABLE и DISABLE. Например: ENABLE BREAK.

Ниже приведен перечень переключателей программы и функций, на которые можно влиять с помощью этих команд.

DIST10 – влияет на команду DISTANCE: если переключатель в пассивном состоянии, то команда DISTANCE вычисляет расстояние между двумя точками в миллиметрах; если переключатель в активном состоянии, то точность вычисления командой DISTANCE равняется 0,1 мм; начальное состояние переключателя – DISABLE.

BREAK – влияет на непрерывность работы: если переключатель в активном состоянии, робот останавливается в конце выполнения каждой команды перемещения; если переключатель в пассивном состоянии, робот продолжает перемещаться из точки в точку с постоянной скоростью (при условии, если скорость не изменяется командой SPEED) до тех пор, пока выполняемая программа не подойдет к выполнению команды, которая безусловно прервет непрерывное управление (например команда DELAY); начальное состояние переключателя – DISABLE.

PRINT – влияет на команду PRINT: если переключатель в активном состоянии, задаваемый командой PRINT текст выводится на экран дисплея; если переключатель в пассивном состоянии, команда PRINT ничего не выводит на экран; начальное состояние переключателя – ENABLE.

INCALLS – влияет на внешние прерывания (входные каналы 1…16): если переключатель в пассивном состоянии, то во время выполнения программы запрещается обработка внешних прерываний, если они активированы командой INCALL; начальное состояние переключателя – DISABLE.

SERROR – (SERVO-ERROR) влияет на контроль величины ошибки сервопривода: если переключатель в пассивном состоянии, то ошибка сервопривода не обрабатывается; если переключатель в активном состоянии, то контролируется величина ошибки и исполнение программы прерывается, если будет обнаружена неисправность; начальное состояние переключателя – ENABLE.

Примечание: состояние переключателей программы выводится на экран дисплея при помощи команды LIST STATUS. Полный список переключателей находится в приложении.

Автоматический пуск (АВТОСТАРТ)

Инициализация блока управления и языка программирования ARPS может осуществляться с помощью режима «АВТОСТАРТ». При включении блока управления на дисплей выводится следующий текст:

Nokia ARPS/M xxx. RM-01

Zero Memory (y, n) or AUTOSTART?

Если пользователь на этой стадии нажимает кнопку АВТОСТАРТ на панели оператора, на дисплей выводится следующее:

Set Arm Power (cr to abort)

Затем необходимо включить питание приводов. После включения, блок управления выводит на дисплей команду:

LOAD STARTПосле инициализируется мониторная программа START:

>LOAD START

>COM START

Программа START должна быть отредактирована прежде, чем может быть использован режим «АВТОСТАРТ». Программа START может включать только мониторные директивы. При редактировании программы START, в каждой строке в начало ставится директива COM.

Режим «АВТОСТАРТ» может быть всегда прерван нажатием на клавиатуре любого символа. Режим может также прерваться, если произойдет ошибка. Когда режим прерывается, на дисплей выводится текст:

AUTOSTART aborted

Примечание: программа START остается в ЗУ блока управления (память КМОП), даже если выключается питание.

Сдвиг системы координат инструмента

При использовании языка программирования ARPS траектория перемещения манипулятора может корректироваться таким образом, что реальная рабочая точка инструмента (прикрепленная к фланцу кисти манипулятора) движется по требуемой траектории. Корректировка траектории инструмента осуществляется командами сдвига системы координат инструмента.

Сдвиг системы координат инструмента может осуществляться с помощью двух отдельных команд (LTOOL, TOOL). С помощью команды TOOL величина сдвига системы координат инструмента дается в абсолютных величинах x,y,z,o,a,t которые обозначают размер сдвига. При использовании команды LTOOL должна определяться точка, которая указывает величину сдвига. Величина сдвига может определяться по нижеуказанной методике (см. рис. 2.1). Вместо прямоугольной системы координат, здесь выступает система координат инструмента:

• определяется расстояние головки инструмента от средней точки фланца кисти в отношении всех трех осей X, Y, Z. Получаемые величины x, y, z являются значениями сдвига системы координат инструмента (например, 100, 0, 300);

• определяется направление оси Z инструмента и его проекция в системе координат инструмента на плоскости X-Y; угол между проекцией и системой координат инструмента по оси X – это угол o;

• угол между осью Z системы координат инструмента и оси Z инструмента – угол a;

• угол t системы координат инструмента обычно равен 0; в противном случае инструмент будет вращается вокруг своей оси Z;

• выполняется программная команда TOOL, аргументам которой даются измеренные значения.

Другим методом сдвига системы координат инструмента является команда LTOOL (формирование точки), используя команду CHANGE, значения x,y,z,o,a,t даются в измеренных величинах и выполняется программная команда LTOOL.

Сдвиг системы координат инструмента обнуляется программной командой TOOL.