СПРАВОЧНИК_КОЗЫРЕВ

В аналоговых устройствах в качестве эле­ ментной базы используются операционные усилители постоянного тока. К преимуществу этих устройств относится отсутствие входных блоков аналого-цифровых преобразователей при работе с датчиками обратной связи анало­ гового типа. Подобные устройства обычно при­ меняют для управления ПР специального на­ значения.

В гибридных устройствах может быть ис­ пользована информация, представленная в различном виде: числовом или аналоговом.

Устройства управления ПР по сравнению со станочными устройствами отличаются большими рабочими скоростями и перемеще-

jниями, наличием специальных циклов, вклю­ чая адаптивное управление, а также режима программирования методом обучения.

Внастоящее время применяются устройства программного управления различных поколе­ ний. Для устройств I поколения характерна жесткая схемная структура построения, при которой функции управления, вычислитель­ ные и временные операции реализуются кон­

кретными индивидуальными схемами. Изме­ нение функций устройства неизбежно приво­ дит к изменению его схемы и аппаратного

признаком этих устройств является реализа­ ция функций управления средствами програм­ много обеспечения вместо схемной реализа­ ции заданного набора функций. Это позволяет на единой аппаратурной базе создавать не­ обходимые модификации путем программиро­ вания запоминающего устройства.

Многие устройства этого поколения имеют режим адаптивного управления, при котором по сигналам с датчиков, установленных на роботе, осуществляется корректировка управ­ ляющей программы.

Технологические и функциональные возмож­ ности таких устройств позволяют использо­ вать их для управления ПР различного на­ значения. Устройства, как правило, имеют модульное исполнение, и потребитель по свое­ му усмотрению может компоновать необходи­ мый состав устройства. Подобное выполнение, а также современная элементная база по­ зволяют создавать высоконадежные устрой­ ства управления, обладающие расширенными функциональными возможностями при срав­ нительно невысокой стоимости.

В стадии научно-исследовательских работ находятся разработки устройств управления

III поколения. Это поколение характеризуется развитой системой сенсорных устройств, вклю­ чая техническое зрение, устройств распознава­ ния образов, устройств осуществляющих ана­ лиз внешней среды.

Ниже приведены краткие описания и техни­ ческие характеристики наиболее распростра­ ненных устройств управления ПР, выпускае­ мых в СССР и за рубежом.

Устройства циклового управления

Устройство управления УЦМ-10 (СССР).

Предназначено для одновременного управле­ ния пятью манипуляторами и вспомогатель­ ным технологическим оборудованием. Состоит из блоков управления и питания, выполнено в модульном исполнении на интегральных микросхемах и обеспечивает необходимый набор модулей в зависимости от числа управ­ ляемых манипуляторов. Блок управления имеет модуль для управления вспомогатель­ ным оборудованием и до пяти модулей для управления манипуляторами. Программы задаются путем установки монтажных соеди­ нений на коммутационных полях модулей. Устройство оформлено в виде отдельного блока и встраивается в линию, обслуживае­ мую манипуляторами.

УЦМ-30 (СССР). Построены по единому принципу синхронного программного автома­ та управления с конечным числом состояний и жестким циклом управления.

Программа управления ПР в устройстве УЦМ-30 набирается с помощью клавиатуры пульта программирования и хранится в электронном энергонезависимом блоке памя­ ти программы. В устройстве УЦМ-20 задание программы осуществляется с помощью диод­ ных штекеров, устанавливаемых в гнезда штекерного поля в соответствии с необходи­ мым набором команд. В блоке команд осу­ ществляется формирование последователь-

Устройство управления ЭЦПУ-6030 (СССР).

Построено по принципу синхронного про­ граммного автомата с жестким циклом управ­ ления. Программа работы ПР и технологиче­ ского оборудования набирается на многопози­ ционных плоских переключателях и не раз­ рушается при отключении устройства от сети питания. На лицевой панели осуществляется задание режимов работы устройства, инди­ кация номера отрабатываемого кадра про­ граммы, а также ручное управление звенья­ ми ПР. Устройство работает в следующих режимах: автоматическом, отработки цикла, отработки кадра, записи команд, ручном. Имеет настольное исполнение.

Устройство управления ПУР-Ц (СССР).

Предназначено для управления одним ПР и технологическим оборудованием. Программа работы ПР набирается на штекерной панели в соответствии с технологической картой. Исполнение команд, записанных в кадре, па­ раллельное. Команды, выдаваемые устрой­ ством на внешнее технологическое оборудова­ ние и на перемещение рабочих органов ПР, отрабатываются с подтверждением об испол­ нении. Отработка команд на захваты осуще­ ствляется по времени. Кодирование информа­ ции в кадре позиционное в унитарном коде. Конструктивно устройство выполнено в виде

напольного шкафа с выносным пультом обу­ чения. Устройство обеспечивает три режима работы: автоматический, покадровый, ручной.

Устройство управления УПУ-ЦМ (СССР).

Конструктивные и функциональные характе­ ристики устройства аналогичны соответствую­ щим характеристикам устройства ПУР-Ц Однако в устройстве УПУ-ЦМ предусмотрена возможность сопряжения с магнитоуправляе­ мыми переключателями КИМ-8-5. Программи­ рование осуществляется путем задания номера положения захвата из числа его возможных положений в пространстве. Номер положения кодируется в двоично-десятичном коде, что значительно сокращает необходимую емкость программоносителя. Программа кодируется на диодной матрице в соответствии с технологи­ ческой картой. Предусмотрены четыре смен­ ных матрицы для организации библиотеки программ.

Устройство управления ПЦУ-1 (СССР).

Конструктивно устройство имеет напольное

Устройство управления РБ-110У (НРБ).

Устройство предназначено для циклового управления, имеет конструкцию, обеспечиваю­ щую встраивание в ПР. Память устройства сохраняет информацию после выключения питания. Имеется возможность вызова про­ грамм по сигналам от внешних датчиков с заранее установленным приоритетом.

Устройство управления ПР-02/СДМ (ПНР),

Предназначено для циклового управления, имеет модульную конструкцию. Программи­ рование ПР осуществляется посредством на­ бора команд на штекерной матрице. Преду­ смотрена возможность условных переходов по

захвата кодируется номером в двоично-деся­ тичном коде, группы потенциометров накопи­ теля, команды на робот и технологическое оборудование — номером команды в двоично­ десятичном коде, вспомогательные команды — номером команды в унитарном коде. Набор программы осуществляется на штекерном барабане в соответствии с технологической картой.

В режиме обучения, пользуясь выносным пультом, осуществляют установку захвата робота в требуемое положение, установку штекерного барабана на считывание соответ­ ствующего кадра и запись координат положе­ ния путем балансировки измерительных мос­ тов, образованных соответствующими датчи­ ками положения и потенциометрами накопи­ теля устройства.

Средство программирования . Штекерный барабан

По принципу действия оно аналогично устрой­ ству ПУР-2М. По сравнению с последним в нем дополнительно предусмотрены сопряже­ ние с ЭВМ типа М6000; выход на тиристор­ ный регулируемый привод мощностью до 2 кВт; адресное программирование переме­ щений по координатам; кроме того, в АПС-1 увеличено число технологических и вспомога­ тельных команд, а также емкость программо­ носителя.

Устройство управления IRS600 (ГДР). Разработано с применением микро-ЭВМ и БИС и имеет модульную конструкцию. Для обеспечения простоты программирования и обслуживания роботов все необходимые эле­ менты управления и ввода программ распо­ ложены на переносном пульте управления. На шкафу устройства находятся только сле­ дующие элементы управления: силовой выклю­ чатель, выключатель напряжения управления, выключатель гидравлики, аварийный выклю­ чатель. Предусмотрена возможность подклю­ чения считывающего устройства и перфора­ тора. Устройство комплектуется тест-про­ граммами для поиска неисправностей. При программировании имеется возможность орга­ низации подпрограмм.

Устройство управления NUMS406 (ПНР). Построено по принципу микропрограммного автомата. Конструктивно выполнено в виде пульта, на котором размещены диодная мат­ рица и несколько групп переключателей.

Устройство управления МТЕ-62 (ВНР). По­ строено на электронных элементах, за исклю­ чением блока управления приводом, выпол­ ненного на элементах пневматики. Устрой­ ство обеспечивает работу в следующих режимах: наладочном, полуавтоматическом, автоматическом.

Отработка программы осуществляется с использованием команд условных переходов; число шагов программы 256; максимальное число управляемых координат 4.

Устройство управления РС-7000 фирмы «Ретаб» (Retab, Швеция^. Предназначено для управления гидравлическими, электрогидравлическими приводами, а также двигателями постоянного тока.

Программирование осуществляется методом обучения с использованием специального пульта ручного управления. Все другие функ­ ции выполняются на основном пульте.

Управляющая программа может содержать набор подпрограмм, выбор которых осуществ­ ляется по сигналам от внешнего оборудова­ ния.

Одной из функций устройства является обеспечение режима адаптивного управления, использующегося для поиска объектов, поло­ жение которых не определено, например, при захвате роботом неориентированно расположеных деталей из тары. Этот режим позво­ ляет запрограммировать поиск по одной коор­ динате, в то время, как другие блокируются в заданном положении. Управление движе­ нием вдоль выбранной координаты (включая разгон и торможение) до поступления сигна­ ла от внешнего датчика происходит на обыч­ ной скорости, что не приводит к увеличению времени на поиск объекта по сравнению с временем обычного позиционирования.

(Fanuc, Япония). В состав устройства управ­ ления входит следящий привод двигателей постоянного тока и устройство управления, выполненное на микропроцессоре высокого быстродействия и специальных БИС.

Программирование осуществляется методом обучения. При автоматической работе воз­ можно перемещение с большей скоростью, чем при обучении.

Во встроенном ЗУ можно хранить несколь­

ное для устройства, позволяет использовать метод упрощенного обучения, при котором в память в процессе обучения заносятся ко­ ординаты только отдельных «особых» точек

положения робота, например, положение за­ хвата перед тарой, перед загрузкой станка и т. п. Все остальные стандартные движения ПР постоянно содержатся в памяти устрой­ ства.

Набором стандартных подпрограмм пре­ дусмотрена реализация таких действий, как укладка деталей в штабель разной конфигу­ рации, захват из тары и т. п.

Устройство обеспечивает возможность вы­ бора требуемого движения по сигналам от внешних датчиков с использованием так на­ зываемых команд условных переходов.

Важным является программная реализация мер безопасности, обеспечивающих безава­ рийную работу ПР К ним кроме останова робота по различным аварийно-предупреж­ дающим сигналам относятся: сигнал преду­ преждения блока управления приводом (пере­ грев, сбой работы); сигнал подпрограмм само­ диагностики; сигналы запрета работы и экст­ ренного останова от обслуживаемого роботом станка; сигнал о нарушении работы исполни­ тельных механизмов робота; сигналы остано­ ва от обслуживающего персонала.

Для стыковки робота со станками в устрой­ стве предусмотрен стандартизованный интер­ фейс связи с ЧПУ станка, обеспечивающий обмен четырьмя командами (две команды за­ проса на обслуживание и две команды на запуск станка).

Наличие цифрового дисплея позволяет пере­ давать оператору информацию об отдельных параметрах управления ПР, а также коды ошибок работы.

Устройство управления фирмы «Рено» (Renault, Франция). Выполнено на базе мини-ЭВМ и состоит из блока управления и привода. Устройство используется в основном для ПР, обеспечивающих обслуживание обра­ батывающего оборудования и точечную свар­ ку.

Основные режимы работы: автоматический; обучение; моделирование, обеспечивающее ввод, контроль и изменение параметров управ­ ления для различных точек, обозначенных

порядковым номером; профилактический контроль.

Пульт оператора содержит сигнальные указатели и цифровые индикаторы, на кото­ рые выводится рабочая информация. Эта информация помимо характеристики парамет­ ров управляющей программы содержит и ко­ ды ошибок оператора, таких, как попытки записать траекторию под номером, уже использованным для другой траектории; за­ полнение памяти; отсутствие определения точки возврата к началу цикла и т. п.

Для обеспеечния синхронной работы робота со станками и вспомогательными устройства­ ми каждой точке останова ставят в соответ­ ствие два признака: команды, которые следует выдать, чтобы вызвать требуемую после­ довательность работы внешнего оборудова­ ния; события, которые следует ожидать для разрешения очередного перемещения робота.

Помимо того, в устройстве предусматрива­ ется циклическая отработка отдельных под­ программ, выбор которых может быть осу­ ществлен либо по внешним сигналам, либо самой мини-ЭВМ, параллельно решающей другую задачу (например, распознавание деталей с помощью фотооптической системы).

Кроме автоматической отработки ряда диаг­ ностических тестов, контролирующих работу привода, блока управления и памяти, в уст­ ройстве предусмотрены вспомогательные средства профилактического контроля. Этот контроль осуществляется с использованием разработанных тест-программ.

Техническая характеристика

Тип устройства управления . . . . Позиционный Способ задания перемещений . . В абсолютных ве­

личинах

Универсальные устройства управления

Устройства контурного управления моделей УКМ-552 и УКМ-772 (СССР). Разработаны на базе микро-ЭВМ «Электроника-60». В ка­ честве программоносителя используется на­ копитель на магнитной ленте, возможно ис­ пользование накопителя на гибких магнитных дисках. В памяти одновременно могут нахо­ диться до четырех управляющих программ. Выбор требуемой программы обеспечивается

по сигналам от обслуживаемого оборудования или вручную с пульта управления. Програм­ мирование осуществляется методом обучения.

Блоки ввода, вывода и таймера служат для синхронизации самих устройств, а также для обеспечения взаимодействия их с ПР и об­ служиваемым оборудованием. Комплекс от­ ладочных средств математического обеспече­ ния осуществляет требуемое тестовое диаг­ ностирование работы устройств и отдельных их блоков. Устройства имеют следующие режимы работы: обучение, автоматическая работа, разметка магнитной ленты, ввод и вывод информации на внешний программо­ носитель, редактирование, тестовый контроль. На пульте управления имеется цифровая инди­ кация режимов работы, номера программы, сбоя устройства.

Конструктивно устройства выполнены в ви­ де стойки с выносным пультом обучения.

Устройство УКМ-552 предназначено для управления ПР и окрасочным оборудованием при автоматизации технологических процес­ сов нанесения лакокрасочных покрытий на поверхность подвижных или перемещаемых конвейером изделий сложной пространствен­ ной конфигурации. Устройство УКМ-772 служит для управления ПР и сварочным обо­ рудованием при автоматизации технологи­ ческого процесса электродуговой сварки.

Устройство управления СОУПР (СССР). Разработано на базе микро-ЭВМ «Электро­ ника-60» и обеспечивает как позиционное, так и контурное управление роботом.

Конструктивно устройство выполнено в ви­ де напольного шкафа с пультом оператора и выносным пультом ручного управления и обу­ чения.

Устройство обеспечивает обучение по рабо­ чим операциям, задаваемым в виде микро­ команд, и работает в абсолютной системе координат. В режиме обучения возможно задание условных и безусловных переходов по признакам времени, сигналам от оборудо­ вания и т. п.

Основными режимами работы являются ручное управление, обучение, выполнение про­ граммы, пошаговая отработка, коррекция, обслуживание, ЭВМ автоном.

В режиме выполнения программы преду­ сматривается возможность ее отработки без управления технологическим оборудованием.

Режимы «Обслуживание» и «ЭВМ автоном», являются служебными. Они обеспечивают ввод и вывод перфолент программ, тестов диагностирования, а также автономную рабо­ ту ЭВМ при отладке, настройке и т. п.

Состав операций, реализуемых устройством, может быть расширен путем написания про­ граммных модулей.

Функциональные возможности устройства позволяют осуществлять параллельное пози­ ционирование по 10 независимым координа­ там; обеспечивать запись, отработку и хране­ ние до 128 подпрограмм; организовывать библиотеку программ на гибких магнитных дисках.

Связь с роботом осуществляется через

лам и прием информации по 15 таким же каналам.

Устройство управления АС-2600 (СССР). Конструктивно устройство выполнено в виде напольного шкафа со встроенным пультом и фотосчитывающим устройством. Устройство построено на базе двух микро-ЭВМ «Элект­ роника-60», связанных между собой с по­

мощью блока связи ЭВМ и внешними штат­ ными устройствами через модули интерфейс­ ного ввода.

Устройство обеспечивает программирование методом обучения с помощью специального выносного пульта, а также по микрокомандам с пульта управления, при этом перемещения записываются в абсолютной системе коорди­ нат.

В зависимости от состава программ устрой­ ство позволяет обеспечить как контурное, так и позиционное управление роботом.

Основные режимы работы: воспроизведение (обеспечивается как полная отработка про­ граммы, так и без отработки технологии); об­ учение; программирование.

Вспомогательными режимами работы яв­ ляются работа с перфолентой, ввод парамет­ ров, ЭВМ (организация связи с центральной ЭВМ), тест.

Устройство управления IRS 650 (ГДР). Разработано с использованием микропроцес­ сора U 880 и БИС, имеет модульную кон­ струкцию. В состав устройства входит привод для управления шестью координатами ПР. Программирование осуществляется методом обучения свыносного пульта управления.

Имеется встроенный накопитель на магнит­ ной ленте. Предусмотрена возможность под­ ключения дисплея для отладки программ. Устройство комплектуется комплектом отла­ дочных тест-программ.

Устройство управления RS-3 (ЧССР). Раз­ работано на базе системы NC 600. Устройство предназначено для позиционного или контур­ ного управления ПР. Устройство имеет мо­ дульную конструкцию и может наращиваться по желанию потребителя. Имеется возмож­ ность для связи с ЭВМ высшего ранга.

2.2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Информационная система ПР является од­ ной из систем, в значительной степени опреде­ ляющих функциональные возможности ПР, сложность решаемых с их помощью задач, а также эксплуатационную надежность ПР и эффективность их использования на произ­ водстве.

В зависимости от функционального назна­ чения и характера решаемых задач инфор­ мационная система ПР может быть условно разделена на подсистемы внешней и внутрен­ ней информации. Подсистема внутренней информации обеспечивает регистрацию фак­ тического состояния отдельных звеньев ПР в каждый момент времени и реализацию тре­ буемых параметров движения. Она включает датчики положения и скорости перемещения звеньев ПР, а также конечные выключатели, обеспечивающие контроль их предельных положений.

В качестве датчиков обратной связи по скорости применяются тахогенераторы, а так­ же малогабаритные двигатели постоянного тока. В качестве датчиков обратной связи по положению используются проволочные потен­ циометры, индуктивные и индукционные электрические машины, а также фотоимпульсные измерительные преобразователи. Глав­ ным недостатком проволочных потенциомет­ ров являются низкие точность (погрешность

составляет 0,5—11 %) и надежность, обусловленые наличием контактной системы, поэтому их используют в ПР, к точности позициониро­ вания которых не предъявляются жесткие требования.

Недостатками индукционных машин глав­ ным образом являются их высокая стоимость, необходимость в питании переменным напря­ жением высокой частоты, низкая помехоза­ щищенность, а также необходимость в анало­ го-цифровом преобразователе (АЦП) для ввода сигналов датчиков в управляющую машину.

В последнее время наибольшее распростра­ нение получили фотоэлектрические преобра­ зователи, у которых отсутствует большинство перечисленных недостатков.

В информационных системах ПР исполь­ зуются два типа таких измерительных преоб­ разователей:

импульсные датчики (генераторы импуль­ сов), в которых угол поворота вала преобра­ зуется в последовательность импульсов опре­ деленной полярности;

кодовые датчики, преобразующие угол по­ ворота вала в дискретный код.

Датчики внутренней информации

Основные технические характеристики се­ рийно выпускаемых датчиков внутренней информации приведены в табл. 2.1— 2.6.

Подсистема внешней информации обеспе­ чивает надежную и безаварийную работу ПР при частично неопределенном положении объектов манипулирования в пространстве. Такие задачи решаются в ПР с адаптивным управлением.

Ниже приведен перечень задач, для реше­ ния которых требуются ПР с адаптивным управлением и возможные типы датчиков внешней информации, используемые в этих роботах.