Системы тактильного типа

Глава 7. Системы тактильного типа

Информационные средства тактильного типа реализуют сенсорную функцию ося­за­ния и являются преобразователями контактного действия. В разделе В 3.4 было отмечено, что тактильная чувствительность организма связана с проприорецепторами, которые вырабатывают сигналы в тот момент, когда происходит изменение статических и динамических факторов в опор­но-двигательном аппарате. Поэтому, тактильная система организма тесно связана с его кинестетической системой. В робототехнике принято разделять эти два вида рецепции, возлагая на тактильную рецепцию задачу определения силовых факторов в захватном устройстве (ладони руки). Более того, считают, что непосредственно кожная чувствительность (осязание) реализуется системой тактильных датчиков, а силовая чувствительность запястья (связанная с захватом и удержанием предмета) - силомомомен­т­ной системой. Последняя может использовать как специализированные тактильные датчики, так и датчики динамических величин, рассмотренные в разделе 4.2.

Таким образом, применительно к роботу будем считать, что тактильные датчики служат для определения вариаций давления на рабочих поверхностях исполнительного механизма. Датчики же, регистрирующие изменение динамических соотношений в сочленениях исполнительного механизма при их взаимном перемещении, а также динамические напряжения в теле манипулятора включим в состав силомоментной информационной системы. Учитывая общность функций рассмотренных информационных средств, отнесем их к клас­су систем тактильного типа.

Системы тактильного типа наиболее часто используются в задачах механической обработки и сборки, абразивной зачистки, шлифовке поверхностей, упаковке, разборе деталей из навала и т.д. Представляют интерес процессы контроля усилий при резании и сборке деталей, регулирования давления в гидросистемах станочного и специального оборудования и многих другие процессы, где необходимо обеспечить заданные силовые показатели. Существенно, что в роботах тактильная рецепция, в отличие от других сенсорных функций, реализуется не локализованной в прост­ранстве системой анализаторов, а большим количеством разнотипных датчиков, «рассеян­ных» по всей поверхности исполнительного механизма. Обычно для силового (тактильного) очувствления манипулятора используются определенные зоны, расположенные либо на исполнительном механизме, либо на объекте работы (табл. 7.1).

Таблица 7.1. Зоны тактильного очувствления роботов

Структура информационной системы
Открытая	Связанная
Объект	Захватное устройство		Манипулятор робота
	Губки схвата	Запястье	Шарнир	Звено	Плечо
Pn	Sk	r	j	i	rm

В табл. 7.1 выделены шесть зон очувствления, а также обозначены следующие силовые факторы: P_n и _j - компоненты вектора усилий, возникающие на объекте манипулирования и в шарнирах манипулятора, S_k и _r - деформации губок схвата и запястья соответственно, _i и r_m - деформации пле­чевого сустава и основания манипулятора.

Силомоментные системы используются для определения силовых факторов, возникающих в контактной зоне с целью идентификации, т.е. распознавания этого контакта. Их идеология построения предполагает «локализа­цию» сенсорной функции, т.е. оснащение датчиками сравнительно небольшого объема манипулятора, или объекта манипулирования (внешней среды). При этом механическая жесткость системы «манипулятор-объект» по­лагается достаточно высокой, так, чтобы ее упругие свойства «сосредотачивались» непосредственно в датчиках, т.е. местах разрыва кинематической цепи. Датчики сил и моментов или многокомпонентные силомоментные датчики (СМД) служат для определения силовых параметров в зоне контактного вза­имодействия в векторном пространстве силовых факторов. В отличие от них, тактильные датчики служат для определения характеристик кон­тактного пятна с целью получения тактильного образа. Их структура инвариантна к жесткости системы «манипулятор-объект», и строится по прин­ципу «ин­формационных поверхностей». Тактильные датчики используются с целью геометрического распознавания внешней среды в двух- и трех­мерном геометрическом пространстве.