Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы организационно-технологического управления роботизированными комплексами. Учебное пособие
.pdf
131
роботов отпадает необходимость в сложных технологических
приспособлениях для ориентирования и позиционирования
деталей, упрощается и ускоряется переход на выполнение новых
операций.
Интеллектуальное (интеллектное) управление (с
искусственным интеллектом) отличается от предыдущих в
основном способностью не только обрабатывать информацию, но
и извлекать из нее знания. Для этой цели системы очувствления
снабжены системами представления знаний.
Метод программирования
По способу ввода информации в устройство управления ПР
можно разделить на 3 подгруппы: внешнее программирование
(аналитическое), программирование в режиме обучения и
программирование в режиме самообучения.
Внешнее (аналитическое) программирование. Для
данного типа программирования управляющая программа
рассчитывается аналитически, например, с помощь ЭВМ. Этот
метод применяется, когда затруднено получение полной
информации о положении робота в процессе обучения, когда
обучение со стороны оператора оказывается очень трудоемким и
невозможно присутствие оператора при программировании. При
программировании в режиме обучения оператором
осуществляется перемещение манипулятора с запоминанием
системой управления всех движений. Данный тип
программирования является наиболее простым и
распространенным. В зависимости от степени участия оператора
он может быть обеспечен ручным, полуавтоматическим и
автоматическим способом.
При ручном способе обучения оператор непосредственно
участвует во всех этапах программирования, т.е. формирования
программы, преобразования информации, ввода информации в
устройство управления, фиксации информации и запуска
программы в автоматическом режиме.
132
Таблица 12
Вид управления с характеристиками и решаемыми задачами
Вид
управления
1 2 3
Цикловое
(Ц)
Позиционное
(П)
Основные
показатели
Привод ПР пневматический, реже
гидравлический.
Перемещение по
степеням подвижности р обота от
упора до упора.
Самая простая и
надежная СПУ.
ПР работает в
прямоугольной и
цилиндрической
системах
координат
Привод ПР гидр-
авлический,
электромехани-
ческий, реже
пневматический.
Траектория
перемещения
задается системой
точек. Более сло-
жная СПУ робота,
чем Ц. ПР работа-
ет в полярной
(цилиндрической
и сферической)
системах коорди-
нат
Решаемые характерные
задачи
Самые простые, прямолинейные и вращательные пере
мещения не требующие
сложных ориентирующих
движений. Для данных
перемещений нет необходимости в определении вида
траектории между точками
позиционирования по каждой
степени подвижности ПР.
Наиболее целесообразное
применение при погрузочноразгрузочных работах,
загрузке технологического
оборудования (например,
листовыми заготовками
прессформы) и разнообразных вспомогательных
операциях
Перемещения по более слож-
ным траекториям, задаваемых системой координатных точек. Траектория
движения, скорость и
ускорения между заданными
координатными точками – не
определены. Целесообразно
использовать на вспомогательных операциях,
погрузо-разгрузочных работах и т.п., требующих
перемещение предмета производства по непрямолинейным несложным траекториям: сборка, окраска,
укупорка, закатка, резка,
окраска и т.п.
133
1 2 3
Контурное
(К)
Комбинированное (универсальное)
(У)
Привод ПР электромеханический
реже гидравлический. Траектория
перемещения контролируется в
любой промежуток времени. СПУ
робота более сложная, чем П. ПР
работают как в
полярной, так и
ангулярной системах координат
Представляет
собой сочетание
позиционного и
контурного видов
управления.
Привод ПР электромеханический
и гидравлический
Окончание табл. 12
Реализуется перемещения по
траекториям любой сложности. Траектория перемещения задается в виде
математических зависимостей. Данный вид
управления целесообразно
использовать при выполнении разнообразных
операций: по нанесению
покрытий на изделия,
сварочных, разделка
продукции и полуфабрикатов, нанесение декоративного оформления, зачистка
заусенцев, окраска, склеивание, шлифование, раскрой
вспомогательных материалов
и т.п.
Решаемые задачи как для
контурного, так и позиционного видов управления.
Например, нанесения покрытий, декоративное оформление, разделка, окраска,
сварка, раскройка, зачистка,
шлифование изделий
обладающих как сложными
поверхностями так и
простыми и т.п.
При полуавтоматическом способе программирования
оператор обеспечивает только формирование информации. Ввод
информации осуществляется устройством управления по сигналу
оператора. Фиксация информации обеспечивается конструкцией
запоминающего устройства в СПУ. Запуск программы в
автоматическом режиме осуществляется вручную. При
автоматическом способе программирования все описанные выше
134
этапы обучения выполняются устройством управления с
применением ЭВМ.
Оператор составляет укрепленную программу и с помощью
специального языка программирования вводит исходные данные
в устройство управления для автоматического расчета и
формирования программы в целом. Обучение ведется в режиме
диалога с роботом. Скорость программирования при этом выше,
чем при предыдущем способе, и зависит от уровня языка
программирования и быстродействия вычислительных средств.
Запуск программы для реализации в автоматическом режиме
выполняется вручную.
Программирование самообучением применено в ПР с
развитыми сенсорными устройствами и адаптивным
управлением. Здесь возможны два варианта программирования: с
частичным и полным обучением. С частичным самообучением –
оператор вырабатывает в реальном времени отдельные элементы
программы действий и сообщает их ПР, для определения
периодов его работы (рис. 15, 16).
Таблица 13
Методы программирования и целесообразность их применения
Метод
программирования
1 2 3
В режиме
обучения
Вид управления Целесообразность использования
Использ уется в
цикловом, позиционном, контурном и комбинированном видах управления
Когда можно установить систему
управления ПР непосредственно
рядом с манипулятором; рабочий
цикл робота не должен
превышать 40 ¸ 50 временных
интервалов; обеспечен высокий
уровень жесткости производственного цикла и химикотехнологического процесса;
перепрограммирование в смену
находится в предпочтительной
области графика
135
1 2 3
Внешний
(аналитический)
В режиме
самообучения
Применяется в
позиционном,
контурном и
комбинированном видах управления на базе
ЭВМ
Использ уется в
контурном и
комбинированных видах управления, как правило, на базе ЭВМ
Окончание табл. 13
Используется для сложных
химико-технологических процессах (операциях), переходов;
когда невозможно установить
систему управления непосредственной близости от
манипулятора; опасно нахождение работников около РТК;
при отклонении химико-технологических процессов и производственного цикла строго в
нормативных пределах; как
правило, не целесообразно
организация перепрограммирования в течение одной
смены, однако при создании
пакета прикладных программ
возможен многократный
переход с одной на другую; при
дистанционном управлении
Применяется при частой смене
как объекта манипулирования,
так и партионности и
порцинности, в нормативных
пределах, в течение смены;
возможно использование в
химико-технологических процессах (операциях, переходах) с
отклонениями выше нормативных при математическом
описании их и хранении данной
информации в памяти системы
управления ПР; целесообразно
применение во вредных опасных
для здоровья человека условиях,
при соответствующем использовании системы управления и
манипулятора; при дистанционном управлении
136
Рис. 15. Предпочтительная область возможного
перепрограммирования ПР в режиме обучения для манипулятора,
обладающего переносными возвратно-поступательными степенями
подвижности; Кt – количество временных интервалов рабочего цикла
ПР; Кс – количество переналадок при восьмичасовой сменной работе.
Предпочтительная область заштрихована
Рис. 16. Предпочтительная область возможного
перепрограммирования ПР в режиме обучения для манипулятора,
обладающего только вращательными переносными степенями
подвижности; Кt – количество временных интервалов рабочего цикла
ПР; Кс – количество переналадок при восьмичасовой сменной работе.
Предпочтительная область заштрихована
137
Остальную часть программы робот выполняет автономно
на основании информации об условиях работы, получаемых от
сенсорных устройств.
Программирование с полным самообучением – устройство
управления робота, на основании информации, получаемых от
сенсорных устройств, формирует рабочие программы в реальном
времени с помощью системы автоматического программирования
без участия оператора. Часто режим самообучения называют
некоторой разновидностью адаптации.
При режиме самообучения происходит частичная
коррекция существующей рабочей программы или, как наиболее
часто применяется, работа по одной из программ заранее
записанной в СПУ, согласно производственной ситуации.
Другими словами, в системе управления ПР записаны различные
программы его работы согласно различных производственных
ситуаций. Робот самостоятельно оценивает эту ситуацию, при
помощи датчиков очувствления, и запускает функционировать
конкретную программу, по которой и осуществляет свои новые
действия (движения).
Объем памяти
Для выполнения ПР заданных движений в зависимости от
технологического процесса необходимо обеспечить запоминание
различного вида и объема информации. В робототехнике
используются как традиционные для ЭВМ единицы объема
памяти, так и специальные. Наиболее часто применяется единица
объема информации – кадр. Кадры – это отдельные элементы
программы, состоящие из отдельной группы команд и адресов, по
которым выполняются эти команды и обеспечивается проверка
исполнения. Объем памяти в значительной степени определяется
технологическими возможностями ПР. В зависимости от объема
памяти ПР можно подразделить на 3 подгруппы: с малым,
средним и большим объектом памяти.
138
Малым объектом памяти – до 100 кадров – имеют ПР с
цикловым и позиционным управлением с небольшим
количеством точек позиционирования.
Средний объем памяти – от 100 до 600 кадров – имеют ПР с
позиционным и контурным управлением.
Большой объем памяти – свыше 600 кадров – присущ ПР с
развитым контурным и адаптивным управлением.
Таким образом, чем больше объем памяти, тем выше
технические возможности ПР, при этом стоимость последнего
возрастает.
Количество внешних команд
При создании систем управления автоматизированных
комплексов с использованием ПР общее управление возлагается,
как правило, на устройство управления робота. С помощью СПУ
осуществляется управляющее воздействие на технологическое
оборудование, обеспечивается предусмотренная программой
последовательность выполнения операций. Система управления
ПР корректирует (контролирует) работу всего оборудования
(устройств, механизмов и т.п.) функционально связанного в
единый комплекс. Чем большим количеством внешних команд
располагает ПР, тем более сложным технологическим процессом
он может управлять. В зависимости от количества внешних
команд ПР можно разделить на 3 группы: с малым числом
внешних команд, со средним и большим.
С малым числом внешних команд – до 15 – это
специальные, реже специализированные ПР с цикловым
управлением с 2-3 степенями подвижности.
Со средним числом внешних команд – от 15 до 60 – имеют
специальные и универсальные ПР, применяемые для
обслуживания сложного технологического оборудования.
С большим числом внешних команд – свыше 60 – это в
основном универсальные ПР с контурным и развитым
позиционным управлением. Эти ПР могут не только обслуживать
отдельные единицы сложного оборудования, но и обеспечивать
централизованное управление группой технологического
оборудования .
139
В заключение классификации ПР описанной выше можно
сказать, что к настоящему времени создано достаточно большое
количество разнообразных типов и моделей роботов,
позволяющих решать подавляющее большинство
производственных задач по роботизации химикотехнологических процессов (операций). Однако если еще не
создан ПР с определенными параметрами, его необходимо будет
разработать.
Глава 4. Роботизация химико-технологических
процессов. Основы организационно-технологического
управления роботизированными технологическими
комплексами
Роботизация, является одним из основных и перспективных
разделов автоматизации производства. В технической и научнопопулярной литературе о роботах наиболее часто употребляют
два основополагающих термина - робототехника и роботизация.
Принципиальное различие между последними состоит в том, что
робототехника рассматривает робот как техническое устройство,
а роботизация - как прогрессивное средство автоматизации
производства. Поэтому робототехника призвана заниматься
вопросами построения технических систем, как правило,
функционально эквивалентных ряду важнейших систем
человеческого организма. Роботизация - представляет собой
комплексную задачу, требующую решения вопросов совместного
эффективного функционирования ПР и смежного с ним
технологического оборудования. Согласно РД 50-355-82
роботизация производственных процессов и (или) их частей способ автоматизации производства, основанный на применении
промышленных роботов. При этом, роботизация представляет
собой дальнейшее развитие процесса автоматизации, так как
использование ПР позволяет автоматизировать
производственные процессы и (или) их части, автоматизация
которых специальными (традиционными) средствами
140
нецелесообразна. В конечном счете, роботизация, как
самостоятельный предмет обязательно включает и некоторые
основные положения робототехники. Невозможно
роботизировать химико-технологические процессы, не зная основ
робототехники, также, как невозможно качественно
программировать, не имея представления ни об одном
алгоритмическом языке.
Основные положения робототехники, необходимые для
качественной и эффективной роботизации химикотехнологических процессов, были достаточно подробно
рассмотрены в предыдущих главах. Среди большого
многообразия в подходах к роботизации разнообразных химикотехнологических процессов можно выделить два основных;
- создание роботизированных химико-технологических
процессов на стадии проектировании новых технологий,
производств, линий, участков и т.п.;
- роботизация действующих производственных химикотехнологических процессов.
Рассмотрим основные вопросы, требующие решения по
представленным выше двум направлениям.
4.1. Проектирование роботизированных химико-
технологических процессов
Основываясь на опыт роботизации в машиностроении и
приборостроении с учетом специфики пищевой и химической
промышленностей можно предложить следующую структуру
порядка проектирования роботизированных технологических
процессов.
1. Анализ исходных данных для разработки
роботизированного технологического процесса. На данном этапе
необходимо ознакомиться с технической документацией
производимого штучного изделия, с условиями его
транспортирования и хранения. При этом оценивается
механическая прочность продукции, её конфигурация, с точки
зрения возможности захвата ПР. Кроме того, требуется анализ
уже существующих (действующих) технологических процессов
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]