2.8.3 Пневматические сервосистемы
Пневматические сервосистемы в качестве приводов промышленных роботов используются реже, чем электрические или электрогидравлические из-за невысокой точности позиционирования, малой выходной мощности, большого количества фрикционных и других нелинейных элементов.
В робототехнике пневматические устройства используются в качестве простых приводных элементов. В частности их удобно применять для управления открытием — закрытием захватного механизма, а также в качестве приводов для простых роботов, к которым не предъявляются высокие требования к точности позиционирования.
Достоинства пневматических сервосистем — отсутствие загрязнения рабочего места, простота обслуживания, плавность перемещений, позволяют применять такие сервосистемы не только в роботостроении, но и в летательных аппаратах.
Структура пневматического сервораспределителя показана на рис. 2.23.
Рассмотрим процессы при движении поршня пневмоцилиндра 1. Сжатый воздух поступает по каналу 16 в правый или левый релейные блоки 14 сервораспределителя 15.
При появлении сигнала на входе 5 сервоусилителя 7, на выходе последнего появляется электрический сигнал, который поступает на обмотку сердечника 8. Сердечник вместе с балансиром 9 отклоняется в магнитном поле постоянного магнита 6 по окружности с радиусом, выходящим из опорной точки 3. Заслонка 12 и механически связанное с ней сопло 13 релейного блока 14 переключают направление воздуха в правый или левый воздушный каналы, заставляя перемещаться поршни пневмоцилиндра в соответствующую сторону. Давление в воздушном канале регистрируется измерителем давления 4. Обратная связь в системе осуществляется с помощью датчика 2.
Пневматические сервосистемы пока уступают гидравлическим, однако использование специализированных пневматических систем будет выгодно, если в разработках будет учтен основной негативный момент — большая сжимаемость воздуха (газа).
2.8.4 Программируемые сервосистемы
В программируемых сервосистемах манипуляторы управляются компьютером. При этом в управляющем контуре в каждой степени подвижности работает компьютер со специальным программным обеспечением. В результате компьютер берет на себя обязанности расчета необходимых корректирующих воздействий на приводы включая повышение точности управления.
Приведенный момент инерции для каждой степени подвижности существенно изменяется при изменении конфигурации всего манипулятора. Если компьютер (процессор) будет непрерывно вычислять величину приведенного момента инерции для текущей конфигурации манипулятора и каждое значение умножать на коэффициент передачи сервосистемы, значение управляющего воздействия не будет зависеть от текущей конфигурации манипулятора.
От конфигурации манипулятора зависит также момент сил, обусловленный собственной массой манипулятора и являющийся главной составляющей суммарного момента возмущающих воздействий. И если дополнительно вычислять величину изменения момента силы собственной массы и добавлять ее к отрицательной величине суммарного момента силы тяжести, то влияние силы тяжести исчезнет, а значит уменьшатся до минимума ошибки позиционирования.