1. Опишите общую блок-схему управления манипулятором робота?
Манипуля́тор — механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов. Это значение закрепилось за словом с середины XX века, благодаря применению сложных механизмов для манипулирования опасными объектами в атомной промышленности.
Устройство и применение
Основу манипуляторов составляют пространственные механизмы со многими степенями свободы. Манипуляторы выполняют работы в средах, недоступных или опасных для человека (подводные глубины, вакуум, радиоактивная среда и другие агрессивные среды), вспомогательные работы в промышленном производстве. Манипуляторы используются в медицинской технике (например, в протезировании). Манипуляторы изучает теория манипуляторов, которая является разделом теории машин и механизмов. В узком смысле манипулятором называется механическая рука.
Манипуляторы делятся на управляемые человеком и автоматические манипуляторы (роботы-манипуляторы как разновидностьроботов). Развитие манипуляторов привело к созданию промышленных роботов. Проектирование механизмов-манипуляторов требует решения таких задач, как создание манёвренности, устойчивости в работе, выбор правильного соотношения полезных ихолостых ходов. Иногда требуется проектирование таких систем, в которых оператор чувствует усилие, создаваемое на рабочем органе или на грузозахвате.
Рассматривается также внедрение комплексов манипуляционных роботов в образовательный процесс.
Манипулятор (в горном деле) — основной механизм буровой каретки, предназначенный для перемещения в призабойном пространстве автоподатчика с перфоратором (бурильной машиной).
Манипулятор (в металлургии) — машина для выполнения вспомогательных операций, связанных с изменением положения заготовки при обработке металловдавлением. Различаются прокатный и ковочный манипулятор. В кузнечных и прокатных цехах используются подвесные и напольные манипуляторы, которые являются разновидностью кантователей (механизмов для переворачивания (кантовки) изделий).
Манипулятор (в ядерной технике) — приспособление для работы с радиоактивными веществами, исключающее непосредственный контакт человека с этими веществами.
Манипуляторами оснащаются гидростаты для ведения океанографических и других работ на глубинах.
Платформа Гью — Стюарта — разновидность параллельного манипулятора, в которой используется октаэдральная компоновка стоек. Имеет шесть степеней свободы. Применяется в станкостроении, подводных исследованиях, авиационных спасательных операциях на море, летательных тренажёрах, позиционировании спутниковых антенн, в телескопах и в ортопедической хирургии.
Кран-манипулятор — мобильная грузоподъёмная машина, включающая грузоподъёмный кран стрелового типа, смонтированный на автомобильном шасси и служащий для его загрузки и разгрузки[2].
Рис. 7. Система управления манипулятором
2.На какие основные виды можно подразделить управление движением, рассматривая управление манипулятором как задачу формирования траектории движения?
Если динамические уравнения движения манипулятора заданы, целью управления манипулятором является выполнение им движений в соответствии с заданным рабочим критерием.
Проблема управления манипулятором в общем случае сводится к следующим шагам:
к получению его динамических моделей;
к определению закона управления им на основе этих моделей для обеспечения требуемых рабочих и динамических характеристик системы.
Движение манипулятора осуществляется в два этапа:
транспортное движение манипулятора в зону действия;
управление (коррекция) движением по сигналам датчиков обратной связи.
Рассматривая управление манипулятором как задачу формирования траектории движения (рис. 16.1), управление движением можно подразделить на три основных вида:
1. Управление движением сочленений манипулятора.
Сервомеханизм звена (схема управления манипулятором робота Пума).
Метод вычисления моментов.
Оптимальное по быстродействию управление.
Управление переменной структурой.
Нелинейное независимое управление.
Рисунок 16.1. Общая блок-схема управления манипулятором робота
2. Программное управление движением в декартовом пространстве по скорости, ускорению и силе.
3. Адаптивное управление.
Адаптивное управление по заданной модели.
Самонастраивающееся адаптивное управление.
Адаптивное управление по возмущению с компенсацией по прямой связи.
Адаптивное управление программным движением.
Предполагается, что движение вдоль траектории в связанной или декартовой системе координат является функцией времени.
3.Как осуществляется управление манипулятором Пума?
PUMA (расшифровывается как Programmable Universal Machine for Assembly или Programmable Universal Manipulation Arm) — промышленный робот-манипулятор, разработанный Виктором Шейнманом из фирмы Unimation — предприятия-пионера в области промышленной робототехники. Первоначально разработанный для General Motors, робот PUMA был основан на ранних проектах Шейнмана, сделанных в Стэнфордском университете.
В конструктивном плане данный промышленный робот характеризуется тем, что его манипулятор обладает шестью степенями свободы, обеспечивающихся исключительно на вращательных соединениях[1].
Unimation производила эти роботы долгое время, пока не была приобретена компанией Westinghouse примерно в 1980 году, а затем фирмой Stäubli в 1988. Nokia Robotics произвела около 1500 роботов PUMA в течение 1980-х — Puma-650 является наиболее популярной моделью у их клиентов. Также, Nokia Robotics разработала своих роботов, таких как Nokia NS-16 и NRS-15[2]. В 1990 Nokia продала своё подразделение Nokia Robotics.
Если динамические уравнения движения манипулятора заданы, целью управления манипулятором является выполнение им движений в соответствии с заданным рабочим критерием.
Проблема управления манипулятором в общем случае сводится к следующим шагам:
к получению его динамических моделей;
к определению закона управления им на основе этих моделей для обеспечения требуемых рабочих и динамических характеристик системы.
Движение манипулятора осуществляется в два этапа:
транспортное движение манипулятора в зону действия;
управление (коррекция) движением по сигналам датчиков обратной связи.
Рассматривая управление манипулятором как задачу формирования траектории движения (рис. 16.1), управление движением можно подразделить на три основных вида:
1. Управление движением сочленений манипулятора.
Сервомеханизм звена (схема управления манипулятором робота Пума).
Метод вычисления моментов.
Оптимальное по быстродействию управление.
Управление переменной структурой.
Нелинейное независимое управление.
Рисунок 16.1. Общая блок-схема управления манипулятором робота
2. Программное управление движением в декартовом пространстве по скорости, ускорению и силе.
3. Адаптивное управление.
Адаптивное управление по заданной модели.
Самонастраивающееся адаптивное управление.
Адаптивное управление по возмущению с компенсацией по прямой связи.
Адаптивное управление программным движением.
Предполагается, что движение вдоль траектории в связанной или декартовой системе координат является функцией времени.