38.Системы управления тактического уровня. Система контурного силового управления технологическим роботом

Рассмотрим построение системы управления тактического уровня для технологического робота, выполняющего операции механообработки на основе параметрического подхода.

Технологическая постановка задачи предполагает одновременное управление перемещением рабочего органа по заданной траектории (кривая L) и развиваемой в процессе движения силой (вектор F), которая воздействует на объект работ (рис. 4.7). Таким образом, в системе должны сочетаться методы контурного и силового управления движением робота.

Р

Манипулятор

Объект

Рабочий

орган

Датчик

Рабочий

орган

Объект

обот при этом дей­­ствует ана­ло­гич­но человеческой ру­ке. Действительно, развивая определен­­ные усилия в суставах руки, чело­век может перемещать в про­ст­ранстве предметы, вы­

Рис. 4.7. Схема роботизированной механообработки

полнять механическую работу. В то же время он с по­мощью нервно-мы­шечной системы воспринимает и обратные силовые воздействия со стороны объекта, что позволяет выполнять человеку многие сложные операции, (например, сборочные) даже вслепую.

Приложение принципа двустороннего действия для технологических роботов требует учета их специфики как объекта автоматического управления, а также особенностей роботизированных технологических операций.

На рисунке 4.8 приведена блок-схема системы контурного силового управления, которая обеспечивает адаптацию движения робота к возмущающему силовому воздействию. Силомоментный датчик, установленный в запястье манипулятора, дает информацию о силах, действующих непосредственно на рабочий орган. Силовая обратная связь замыкает систему управления на тактическом уровне, что в сочетании с обратными связями в исполнительных приводах обеспечивает необходимую точность движения. Вычислитель контурной скорости служит для задания технологически рационального скоростного режима движения робота по заданной траектории.

Рис. 4.8. Блок-схема контурного силового управления

39.Способы программирования траекторий технологических роботов

Рассмотрим способы и особенности программирования траектории технологических роботов на примере РТК механообработки.

Выбор декартовой системы координат для задания траектории предопределен тем, что во всех рассмотренных технологических операциях необходимо управлять движением непосредственно рабочего органа относительно объекта работ.

Применяются следующие основные способы программирования траектории:

1. обучение робота человеком-оператором с помощью дистанционного пульта;

2. автоматизированная подготовка программы на внешнем компьютере с использованием средств САПР и последующей ее загрузкой в систему управления робота;

3. метод «самообучения» робота.

Примером современного дистанционного пульта может служить пульт управления «KUKA Control Panel», которым оснащаются технологические роботы АО АВТОВАЗ.

Пульт изготовлен с учетом эргономических требований и выполняет функции интерфейса «человек – машина» в режимах обучения и управления движением. Пульт имеет 8-дюймовый дисплей, пленочную клавиатуру, мышь 6D для управления по шести координатам, кнопки аварийного отключения, включения/выключения приводов, переключатель режимов работы и выключатели разрешения. С помощью стандартного штекера к пульту можно дополнительно подключить клавиатуру персонального компьютера. Микроконтроллер отправляет клавиатурные данные по стандартной шине в персональный компьютер, дисплейная информация передается через высокоскоростной последовательный интерфейс.

Метод «самообучения» предполагает предварительное прохождение инструментом детали-эталона, когда координаты точек траектории автоматически вводятся в память компьютера. Запись точки производится при касании инструмента, который выполняет роль щупа базовой поверхности детали. По сути, робот работает в этом варианте как координатно-измерительная машина. Компьютер обрабатывает массив полученных точек и формирует необходимое и достаточное количество опорных точек траектории. Координаты опорных точек передаются по специальному интерфейсу из компьютера в систему управления робота.

При автоматизированном программировании пространственных траекторий одним из часто используемых графических форматов является формат, в котором содержится описание последовательности и декартовых координат опорных точек, но при этом нет описания графических примитивов (линия, окружность, сплайн). Основным недостатком данного подхода является использование линейной интерполяции для выполнения движения между точками, что неприемлемо для мехатронных систем при высоких требованиях к точности движения. Для систем этого класса следует использовать формат, содержащий графические примитивы и осуществлять интеллектуальную сегментацию траектории, заданной простым текстовым форматом. Для проведения интеллектуальной сегментации траектории движения с целью интерполяции ее графическими примитивами используется нечеткий интерполяционный фильтр. Основным геометрическим примитивом для проводимой интерполяции является кубический сплайн, а частными его случаями является прямая линия и окружность.