Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Роботы и робототехника лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Конечные автоматы состояния общей области 2060 в контроллерах роботов R1 и R2 показаны на рис. 5.17.
На рис. 5.18 показаны конечные автоматы состояния той же
общей области 2060, с программными командами, сопровождающими переход между состояниями. Синхроимпульсы посылаются
командой pulse, принимаются (после ожидания их прихода) с
помощью команды swait в управляющих программах роботов.
Пояснения к рис
Пояснения к реализации конечных автоматов общей области 2060
Синхроимпульс
1
P
2060
2
P
2060
R2 ожидает синхроимпульс
от робота R1. При его получении
назначает логическое состояние
внутренней переменной 2060 –
TRUE
R2, при выходе из общей области
2060 посылает роботу R1 синхроимпульс
чая зона 2060 теперь не принадлежит R2. Кроме того, переводит
переменную 2060 в FALSE
. 5.18 приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Реализация на роботе R2 Реализация на роботе R1
1
R1, при выходе из общей облас-
P
2060
2
, сообщая, что рабо-
P
2060
ти 2060 посылает синхроимпульс
что рабочая зона 2060 теперь не
принадлежит R1. Кроме того,
переводит переменную 2060 в
FALSE
R1 ожидает синхроимпульс
от робота R2. При его получении
назначает логическое состояние
внутренней переменной 2060 –
TRUE
1
роботу R2, сообщая,
P
2060
2
P
2060
На рис. 5.18 представлены следующие команды языка AS
(языка программирования роботов Kawasaki):
Signal 2060
- назначение внутренней переменной 2060 со-
стояния TRUE;
Signal–2060
- назначение внутренней переменной 2060 со-
стояния FALSE;
Pulse 5,1
- задание импульса на дискретном выходном
(DO) канале 5 в течение 1 секунды;
Swait 1011
- ожидание сигнала на 11-й ножке дискретного
входа (DI).
91
■ Примечание.
Следует отметить, что верхняя и нижняя дуги каждого конечного
автомата (рис. 5.18, а и рис. 5.18, б), реализуются в двух разных программах одного контроллера.
Верхняя дуга соответствует посылке синхроимпульса соседнему
роботу при выходе из общей области и запоминанию контроллером робота этого факта (signal-2060). Эти команды должны быть в программе
движения робота
.
Нижняя дуга соответствует ожиданию синхроимпульса от соседнего робота. Когда придёт синхроимпульс заранее неизвестно, поэтому
команды
swait и signal необходимо реализовать в отдельной PC-
программе (программе – обработчике прерываний).
■■
Схема централизованного управления от внешнего компьютера
U
2020
R4
Рис. 5.19. Схема синхросигналов при централизованном управлении
PC – внешний компьютер управления (Personal Computer); R1-R4 – контроллеры
роботов-манипуляторов 1-4 соответственно;
состояния 1), посылаемый контроллером робота № 3 о передаче соседнему
роботу общей области 2020;
посылаемый контроллером робота № 3 о передаче соседнему роботу общей
области 2040;
U
2020
– сигнал состояния общей области 2040, посылаемый ПК
U
2040
R3
от внешнего компьютера:
– сигнал состояния общей области 2020, посылаемый ПК;
U
2040
3
P
2020
3
P
2040
R2
R1
3
– импульс (логического
P
2020
3
– импульс (логического состояния 1),
P
2040
92
PC
Изменение «принадлежности» роботам общих областей рабочих зон с помощью синхросигналов можно описать с помощью
конечных автоматов. В качестве примера рассмотрим конечный
автомат состояния (принадлежности) общей области 2040, показанный на рис. 5.20.
P
2040
2040 2040
R3
3
P
2040
P
2040
R2
2
P
2040
U
Рис. 5.20. Конечный автомат состояния общей области 2040
Обозначения:
2040∈
R3
P
2040
3
2040
,
=U
2040 ∈
,
2
P
2040
,1
0
R2
- состояния конечного автомата, обозначающие
принадлежность рабочей зоны 2040 роботам R3 и
R2 соответственно;
-
импульсы, посылаемые внешнему компьютеру
управления контроллерами роботов 3 и 2, соответственно, о передаче соседнему роботу общей
области 2040;
логическое значение выхода конечного автомата –
-
дискретного сигнала с ПК.
=0
U
=1
Представление конечного автомата общей области 2040 (см.
рис. 5.20) в виде таблицы состояний показано в табл. 5.2.
Строки табл. 5.2 соответствуют текущему состоянию конечного автомата рис. 5.20 (0 или 1), столбцы таблицы 5.2 соответствуют возможным вариантам управляющего воздействия – логическому состоянию синхросигналов, поступающих с роботовманипуляторов. Пересечение строк и столбцов определяет следующее состояние конечного автомата.
93
Таблица 5.2
(
)
Таблица состояний конечного автомата общей области
0 0 1
0 1 0
0 1 0
1 1 0
1
1
x
0 (
1 (
u
2040∈
R3
2040∈
R2
2
P
2040
3
P
2040
)
)
Крайний правый столбец соответствует невозможной комбинации управляющих синхросигналов. Продолжительность синхроимпульса, посылаемого роботом при его выходе из общей рабочей зоны с другим роботом, намного меньше, чем время, необходимое другому роботу на выполнение операций в данной рабочей зоне. Поэтому одновременно два синхроимпульса, идущих от
соседних роботов к
ПК, быть посланы не могут.
Таким образом, конечный автомат общей области рабочих
зон (см. рис. 5.20) относится к конечным автоматам с ограничениями на входе.
Кроме того, данный конечный автомат является автоматом
Мура, поскольку значение выхода зависит только от его текущего
состояния:
.
xy =
ii
Проанализировав табл. 5.2, функцию перехода этого конечного автомата можно представить в виде логической функции
() () ()
()
1 ∩∪∩=+
3
2040
() ()
2
2040
. (6.1)
iPixiPixix
Данная логическая функция может быть реализована, к примеру, в пакете LabView.
94
Описание процесса переноса детали роботом с использованием аппарата конечных автоматов.
Опишем изменение положения робота при переносе детали,
в виде последовательного изменения состояний конечного автомата. В дальнейшем будем понимать под состоянием конечного автомата, описывающего движение руки робота-манипулятора,
крайнее пройденное положение из отмеченных на рис. 5.12.
На рис. 5.21 представлен конечный автомат Мура, описывающий движение робота
R3.
bb
начало движ.
в 2020
(положить)
3
P
2020
b2с
->c2d
b2с
->bb
3
U
2020
c2d
->dd
c2d
->b2c
начало движ.
3
U
2040
3
P
2040
в 2040
(взять)
bb
Рис. 5.21. Конечный автомат Мура, описывающий работу робота № 3
в задаче переноса группой роботов деталей из точки gg в точку aa
На рис. 5.21 состояния
ложению схвата робота-манипулятора
ти рабочих зон с роботом
соответствует намерению войти в эту область, а состояние
b
2c→c2d соответствует намерению из этой зоны выйти и перейти
в положение
c2d.
Каждой дуге конечного автомата соответствует инструкция
или инструкции программы движения руки манипулятора, написанные на языке AS программирования Kawasaki.
b2c→c2d, b2c→bb соответствуют по-
R3 на границе общей облас-
R4 (область 2020). Состояние b2c→bb
95
Моделирование сетью Петри работы конечных автоматов,
описывающих работу группы четырёх роботов-
манипуляторов, перемещающих детали
из одного крайнего лотка в другой
Разработанные выше конечные автоматы описывают алгоритмы управления четырьмя роботами-манипуляторами, перемещающими детали из одного крайнего лотка в другой. Работа роботов в группе описывается семью взаимодействующими между собой конечными автоматами: четыре конечных автомата описывают изменение состояний роботов; три конечных автомата – изменение состояний общих областей рабочих
зон. Для проверки работоспособности разрабатываемого алгоритма управления такой робототехнической системой целесообразно создать ее имитационную модель, которую можно получить с использованием аппарата
сетей Петри. При этом работа всей системы из семи конечных автоматов будет моделироваться одной сетью Петри.
Пример сети Петри, моделирующей описанную выше систе-
му, показан на
рис. 5.22 и 5.23. В табл. 5.3 показано табличное
представление этой сети.
Таблица 5.3
Входные и выходные позиции переходов сети Петри,
показанной на рис. 5.22 и 5.23
Порядк. №
1 0 1 0 2 0
2 1 2 3 4 1
3 2 4 6 3 5
4 3 5 0 7 0
5 4 8 0 6 0
6 5 7 9 8 10
7 6 10 11 9 12
8 7 13 0 11 0
9 8 12 0 14 0
10 9 14 15 13 16
11 10 16 18 17 15
12 11 17 0 18 0
Номер
в массиве
Input Output
I 1 I 2 O 1 O 2
96
T12
f2g
e2f
d2e
c2d
17
->gg
13
->d2e
T8
->dd
11
910
7
->dd
T4
T11
T10
T7
T6
15 16
T9
2040
2040
T5
18
f2g
->ff
c R1
2060
c R2
2060
14
e2f
->ff
d2e
->e2f
12
c R2
c R3
8
c2d
->b2c
моделирующей сеть Петри в LabView
b2c
->c2d
a2b
->aa
T3
5
T2
1
T1
b2c
->bb
6
c R3
2020
c R4
2020
34
a2b
->bb
2
Рис. 5.22. Сеть Петри (начальное состояние), моделирующая совместную работу конечных автоматов программ
Рис. 5.23. Внешний вид лицевой панели виртуального инструмента (VI) программы,
движения роботов Kawasaki, и конечных автоматов управления общими областями рабочих зон
97
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
В ходе практических занятий изучаются принципы логического управления робототехнической линией. Для этого разрабатывается и реализуется логическое управление группой роботовманипуляторов, состоящей из четырёх роботов Kawasaki FS03N,
обеспечивающее перенос деталей из позиции рабочего пространства крайнего робота в позицию рабочего пространства другого
крайнего робота. Алгоритмы управления разрабатываются с использованием аппарата конечных
автоматов. Синхронизация работы роботов в группе по схеме централизованного управления от
внешнего компьютера.
Для проверки работоспособности разработанных алгоритмов
управления такой робототехнической системой создается ее имитационная модель с использованием аппарата сетей Петри.
□
Выполнить.
1. Разработать конечные автоматы системы управления
группой роботов-манипуляторов, осуществляющих перенос деталей из одного крайнего лотка в другой.
2. Разработать сеть Петри, моделирующую работу группы
роботов-манипуляторов, осуществляющих перенос деталей из одного крайнего лотка в другой.
3. Реализовать программно конечные автоматы управления
общими областями рабочих зон на внешнем компьютере системы
управления группой роботов, например, в среде LabView.
4. Соединить внешний компьютер с контроллерами роботов
Kawasaki через блок ввода-вывода
NI USB 6525 и соединительные
кабели, используя данные по коммутации, приведенные
в табл. 5.4.
5. Отладить разработанные программы управления роботами, реализующие конечные автоматы движения и обработки сигналов в контроллерах роботов Kawasaki.
6. Запустить робототехническую линию из четырех роботов
Kawasaki под управлением внешнего компьютера и отладить раз-
работанное программное обеспечение.
□□
98
Коммутация кабелей связи
№ на
коробке
ввода-
вывода
7 DI
2 DI
6 DI
5 DI
4 DI
3 DI
2 DO
2 DO
1 DO
1 DO
0 DO
0 DO
Условное
обозначение
Сигнала
(см. рис. 5.15)
4
P
2020
1
P
2060
3
P
2020
3
P
2040
2
P
2040
2
P
2060
U
2060
U
2060
U
2040
U
2040
U
2020
U
2020
робота
■
Примечание.
В таблице 5.4:
– R – номер, указанный на роботе:
Таблица 5.4
№
№ ножки на
разъёме робота
и тип вывода
(DI/DO)
R4 7 DO 1 красный
R1 11 DO 4 красный
R3 15 DO 2 чёрный
R3 7 DO 2А чёрный
R2 15 DO 3 чёрный
R2 7 DO 3А чёрный
R1 11 DI 3-4 чёрный
R2 7 DI 3-4 чёрный
R2 15 DI 3-2 красный
R3 15 DI 3-2 красный
R3 7 DI 1-2 красный
R4 7 DI 1-2 красный
Обозначе-
ние на
штекере
разъёма
Цвет
провода
R4
R3 R1
R2
– «№ на коробке» – это номер гнезда быстроразъёмного соедине-
ния интерфейсной коробки ввода/вывода.
■■
На рис. 5.24 и 5.25 приведены примеры реализации конечных автоматов в LabView для решения описанной выше задачи
переноса деталей.
99
рабочих зон четырех роботов манипуляторов
Рис. 5.24. Реализация в LabView программы управления принадлежностью общих областей
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]