Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 8. Принцип работы устройства управления роботом рф-202м

Ц е л ь р а б о т ы: изучить устройство и принципы работы цикловой системы управления промышленным роботом и освоить методику программирования.

Общие положения

Принцип работы устройства управления

Робот промышленный РФ-202М предназначается для автоматизации процессов загрузки-разгрузки технологического оборудования (металлорежущих станков, конвейерных линий, литейных машин, прессов и т. д.).

Устройство управления может работать в двух режимах работы: в режиме обучения и в автоматическом режиме.

В режиме обучения оператором производится перемещение захватного устройства манипулятора по заданной траектории с помощью органов управления отдельными степенями подвижности. Траектория движения задается заранее составленной программой.

В автоматическом режиме отработка программы производится без вмешательства оператора.

Структура управляющей информации

В режиме обучения информация о переходе набирается на пульте управления и формируется в управляющее слово. Структура слова приведена на рис. 19.

Робот РФ-202М может иметь до 11 управляемых координат, каждая из которых принимает два значения.

В разряды 1—11 записываются команды на соответствующие координаты, например: 1 в разряде 5 соответствует команде «Левое захватное устройство закрыть», 0 — «Левое захватное устройство открыть».

Рис. 19. Структура управляющего слова

Таблица 5 Пакет управляющей программы

1 .. разряды 18	19 ... разряды 22	23 24 25
0 1 1 … 1 0 1 … 0 1 0 …	Номер программы Выдержка времени Выдержка времени	1 0 1 0 0 1 } 1-я программа 0 1 1
2-я, 3-я, ... программы 0 Свободная зона

В разряды 12—18 записываются команды на технологическое оборудование, которые задаются нажатием кнопок группы КОМАНДЫ на лицевой панели, например: 1 в разряде 12 соответствует первой команде, в разряде 13 — второй и т. д.

В разрядах 19—22 в первом слове программы формируется ее номер, а в последующих словах — выдержка времени.

В первом слове программы в разряде 23 записывается 1. Первое слово программы называется адресным, так как в нем записывается номер (адрес) программы. Если слово не является первым в программе, то в его разряде 23 записывается 0.

В разряде 24 последнего слова программы записывается признак конца программы (1), в остальных словах в разряде 24 записывается 0.

В разряде 25 записывается признак занятости: 1 соответствует тому, что в слове записана информация; 0 — тому, что она отсутствует.

В запоминающем устройстве пакет управляющих программ оформляется в виде, представленном в табл.5.

Узел управления манипулятором предназначен для запоминания сигналов, подаваемых на манипулятор с пульта управления в режиме обучения. На триггерах этого узла формируются разряды слова с 1-го по 11-й. При переходе к следующему шагу обучения информация о предыдущем шаге записывается в модуль памяти.

Узел адреса и задержки предназначен для формирования разрядов слова с 19-го по 25-й. Информация с кнопок НАЧАЛО ПРОГРАММЫ и КОНЕЦ ПРОГРАММЫ поступает с пульта управления на схемы совпадения узла.

В режиме обучения на выходе этих схем формируется содержимое разрядов 23 и 24. В случае, если в разряде 23 записана 1 (адресное слово), в разрядах 19—22 формируется код номера программы, а если 0 — код выдержки манипулятора в точке. В разряде 25 формируется признак занятости (логическая 1). Разряды 19—25 записываются в ЗУ.

На рис.20 приведена схема работы узла в режиме обучения, а на рис.4 — схема алгоритма его работы.

Модуль памяти предназначен для записи, хранения и выборки управляющих слов. В модуле памяти может храниться до девяти программ с общим объемом до 256 слов. На рис.22 приведена структурная схема модуля памяти. В состав модуля входят: регистр адреса (РгА), блок адресной выборки (БАВ) с дешифрато­ром адреса (ДшА), запоминающий массив (ЗМ), информационный регистр {РгИ}, блок усилителей считы­вания (БУС), блок усилителей записи (БУЗ) и блок управления памятью (БУП).

Рис. 20. Схема узла адреса и задержки

Цикл обращения к памяти начинается с поступления в БУП импульса «Обращение», который инициирует импульс ПрРгА, осуществляющий прием адреса слова в РгА. Затем импульс «Операция» расшифровывается. В соответствии с операцией (запись или считывание) реализуются различные алгоритмы.

В режиме записи, который соответствует режиму обуче­ния устройства РФ-202М, по сигналу «Прием в информационный регистр» записываемое слово с входной шины ШВх поступает в РгИ. Далее через блок усилителей БУЗ при наличии сигнала запись Зп информация поступает в ЗМ по адресу, полученному в ДшА. Предварительно выбранная ячейка «обнуляется» путем считывания информации в 6УС. Выход 5УС при этом блокируется сигналом Зп.

Узел обработки технологических команд предназначен для обработки в режиме обучения сигналов с переключателей технологических команд, расположенных на пульте управления. Узел формирует код разрядов 12—18 управляющего слова.

Рис. 21. Схема алгоритма работы узла адреса и задержки

Узел отработки координат предназначен для выработки сигналов после завершения движения звеньев. Часть координат отрабатываются по сигналам с датчиков, а часть — по времени.

При отработке координат по сигналам с датчиков их код сравнивается с кодом слова, определяющего требуемое положение звеньев. Например, 1 в разряде 1 соответствует перемещению левого манипулятора назад, 0 — вперед; 1 в разряде 2 — поворот левого манипулятора влево, О — вправо.

Рис. 22. Структурная схема модуля памяти

Отработка координат считается завершенной, если содержимое всех разрядов управляющего слова совпадает с показаниями соответствующих датчиков. Ряд звеньев может до отработки находиться в положении, заданном управляющим словом. В этом случае управляющие сигналы на эти звенья не подаются.

При отработке координат по времени вырабатывается импульс, запускающий таймер. Время отработки ориентирующих координат равно 0,8 с. На вход таймера поступают импульсы частотой 10 Гц, подсчитываются, и дешифратор вырабатывает сигнал об отработке координаты, когда их число становится равным 8.

Узел поиска в режиме обучения используется для поиска свободного слова. Наличие 0 в разряде 25 опрашиваемого слова позволяет выработать сигнал заверше­ния поиска. В найденную ячейку оператор с пульта записы­вает необходимую информацию.

Узел усиления технологических команд предназначен для усиления сигналов, поступающих на технологическое оборудование, и содержит семь транзитных ключей.

Узел усиления управляющих команд предназначен для усиления сигналов управления клапанами. Узел состоит из 11 транзисторных ключей. Входными сигналами являются сигналы логических 0 и 1, поступающие с разрядов 1— 11 управляющего слова.

В автоматическом режиме модуль памяти (рис. 22) выполняет функции хранения и считывания управляющих слов. В режиме считывания выбранная информация из ЗМ поступает в блок усилителей считывания БУС по сигналу Сч, а оттуда в РгИ по сигналу ПрРгИ. Заключительный такт операции считывания происходит после прихода сигнала ПрШВых, который выдает информацию с РгИ на выходную шину ШВых.

Узел поиска предназначен для поиска записанной информации в режиме АВТОМАТ или поиска свободного слова в режиме ОБУЧЕНИЕ. Рассмотрим работу узла в автоматическом режиме.

На многопозиционном переключателе пульта управле­ния набирается номер запрашиваемой из ЗУ программы. Шифратор преобразует номер про­граммы (сигнал на одном из входов шифратора) в двоично-десятичный код, который затем записыва­ется в регистр. Из модуля памяти считываются раз­ряды 19—22 ячеек, которые схемой совпадения сравниваются с запрошенным кодом. При совпаде­нии кодов вырабатывается импульс «Совпадение». На схему совпадения вместо кода программы, за­прошенной оператором, может подаваться код про­граммы, запрошенной технологическим оборудова­нием. На рис. 5 приведена структурная схема узла.

Рис. 23. Структурная схема узла поиска

В случае отсутствия программы, т. е. несовпадения признаков запрошенной программы и разрядов 19 — 22 кадров, хранящихся в ЗУ, вырабатывается сигнал «Переполнение ЗУ». В случае, когда программа найдена, в выходном регистре находится первое слово этой программы.

Далее узел последовательно, после отработки предыдущего кадра выдает в блок памяти адреса остальных слов найденной программы.

Узел отработки программы предназначен для организации последовательной отработки программы в автоматическом режиме. При поступлении в данный узел сигналов отработки координат, выдержки захватного устройства в точке и технологических команд вырабатывается импульс, разрешающий отработку следующего кадра. Импульс поступает в узел поиска.

Узел адреса и задержки в автоматическом режиме принимает разряды 19—22 выполняемого слова программы. Совокупность этих разрядов характеризует выдержку времени захвата в точке, которая отрабатывается в узле. После реализации временной задержки или при нулевом коде узел вырабатывает импульс «Выдержка в точке», поступающий в узел отработки программы.

Узел отработки координат при завершении движения по заданным координатам по времени и сигналам с датчиков вырабатывает импульс «Отработка координат», который поступает в узел отработки программы. До завершения отработки координат в узел отработки программы поступает импульс «Работа по координатам», блокирующий переход к следующему кадру. При неполной компоновке манипулятора в узел поступают сигналы логического 0, которые соответствуют постоянной отработке отсутствующих координат.

Особенности реализации режима обучения

На рис. 6 приведена схема работы устройства в режиме обучения. По команде НАЧАЛО ПРОГРАММЫ узел поиска находит свободное слово в модуле памяти и передает его адрес в узлы управления манипулятором, обработки технологических команд и в узел адреса и поиска. Сформированный в узле управления манипулятором код слова разрядов 1—11 поступает на узел усиления управляющих команд и далее подается на электроуправляемые клапаны манипулятора. Сформированный в узле обработки технологических команд код слова с разрядами 12—18 поступает на узел усиления технологических команд, усиливается и подается на технологическое оборудование.

При нажатии кнопки НАЧАЛО ПРОГРАММЫ узел адреса и задержки формирует в разрядах 19—22 номер программы, в разряде 23 — 1 (признак ад­ресного слова), в разряде 24—0 (отсутствие при­знака конца цикла), в разряде 25 — 1 (признак заня­тости). При нажатии кнопки ЗАПИСЬ сформиро­ванное слово (разряды 1—25) записывается в мо­дуль памяти по найденному адресу.

Последующее обучение производится без нажатия кнопки НАЧАЛО ПРОГРАММЫ и в разряды 19—22 записывается временная выдержка захвата в точке, в разряд 23 записывается 0, в разряд 24—0, в разряд 25—1. При обучении манипулятора последнему переходу нажимается кнопка КОНЕЦ ЦИКЛА, и узел адреса и задержки формирует признак конца цикла (1 в разряде 24).

Особенности реализации автоматического режима

Перевод системы управления в режим автоматической работы осуществляется нажатием кнопки АВТОМАТ. Производится автоматический поиск в ЗУ программы, номер которой набран на пульте или запрашивается технологическим оборудованием. Поиск необходимой программы осуществляется сравнением заданного номера с номерами, записанными в разрядах 19—22 слова, находящегося в ЗУ. При совпадении этих номеров происходит отработка команд управления манипулятором и технологических команд, записанных в слове. Затем последовательно отрабатываются слова, следующие за адресным, до слова, в котором записан признак конца цикла.

Если в процессе отработки не поступает сигнал с технологического оборудования о смене программы, то первоначальная программа отрабатывается циклически. В противоположном случае после завершения отработки последнего кадра предыдущей программы выполняется программа, запрошенная технологическим оборудованием. На рис. 24 приведена схема работы устройства в автоматическом режиме.

Порядок выполнения работы

В процессе выполнения работы необходимо:

1. Изучить принцип работы, устройства и его основных узлов.

2. Изучить методику составления программ выполнения технологических операций.

3. Составить схему технологических операций согласно заданию преподавателя и программу их .выполнения.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1) Структурную схему блока управления;

2) Таблицу технологических операций;

3) Программы выполнения технологических операций;

4) Анализ программ и выводы.

Рис. 23. Схема работы устройства в режиме обучения

Рис. 24. Схема работы устройства в автомати­ческом режиме

Контрольные вопросы

1. Объясните назначение органов управления.

2. Поясните работу узлов адреса и задержки.

3. Расскажите о составе и принципе работы модуля памяти.

4. Поясните работу узла отработки координат.

5. Объясните принцип работы узла поиска.

6. Расскажите о работе модуля памяти в режиме считывания.

7. Приведите возможный вариант схемы совпадения.

8. Объясните принцип работы узла отработки программы.

9. Укажите особенность работы узла отработки координат.

С П И С О К Р Е К О М Е Н Д У Е М О Й Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. Кн.9. Лабораторный практикум по робототехнике: Учеб. Пособие для втузов; под ред. И.М. Макарова. – М.: Высш. Шк., 1986.

2. Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей/ Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1987.

3. Промышленная робототехника. Под ред. Я.А. Шифрина. М.: Машиностроение, 1982.