1. Классификация устройств управления пр, способы программирования.

Классификация устройств управления. [отвечает: Лучин Артём]

Устройство управления - устройство, которое служит для формирования и выдачи управляющего воздействия на исполнительные устройства в соответствии с управляющей программой.

Наиболее распространенная классификация по принципу позиционирования рабочего органа. Устройства управления делятся на 3 вида:

• цикловые

• позиционные

• контурные

Цикловыеустройства управления– простые, работают по механическим упорам, которые оснащены концевыми датчиками. Производится программирование последовательности перемещения каждого звена, число точек позиционирования ограничено. В общем случае перемещение каждого звена ограничивается начальным и конечным упорами. Существуют роботы, у которых есть промежуточные упоры.

Обычно имеют либо пневматические, либо гидравлические приводы, электромеханические приводы редки.

Пневматические приводы - скорость меньше, высокая точность позиционирования, более просты в обслуживании, подключаются к одному трубопроводу, дешевые (штамповочный пресс).

Гидравлические приводы- дорогие гидростанции, нужна высокая скорость перемещения и большая грузоподъемность (роботы для загрузки мартеновских печей).

Позиционныеустройства управления- каждая степень имеет много точек позиционирования, количество определяется конструкцией датчика, диапазоном. Погрешность датчика- 0.1 мм, используются либо шаговые двигатели (ставят концевые датчики, которые проверяют пропуск шага, проводят начальную калибровку), либо следящие приводы (наиболее универсальные, системы управления более сложная). Управление по жесткой программе, по обобщенным координатам (отдельным степеням). Позиционная система управления обеспечивает переход из начальной точки в некоторую конечную, гарантируется только попадание в конечную точку, перемещение возможно с разной скоростью, не гарантируется отработка траектории между начальной и конечной точками. Накладывается ограничение по объему программы, количеству точек. Переход по шагам может влиять на величину перемещения. Число шагов должно быть соизмеримо с погрешностью операции.

Контурныеустройства управления- строятся на следящих приводах, их отличительная особенность - обеспечивают траекторию движения из начальной точки в конечную.

Очень часто используются комбинированные системы управления (контурно-позиционная система управления - перемещение по позиционному закону и контурному закону).

Методы программирования.

• обучение

достоинство: простота

недостаток: сложно создать программу

• аналитический

программа в виде текста на робото-ориентированном языке

достоинство: легко создавать программы

недостаток: необходимость аналитического задания координат точек

• комбинированный (аналитический с обучением)

программа на робото-ориентированном языке, координаты в режиме обучения

достоинство: не надо всегда задавать точки

недостаток: сложность переобучения

2. Структурная схема устройства программного управления роботами, иерархия управления. [отвечает: Никитин Никита]

Обобщенная структурная схема автоматизации роботов.

Четыре уровня управления:

• исполнительный

• тактический

• стратегический (адаптивный)

• интеллектуальный

• человек

Основная задача исполнительного уровня- управление каждой степенью.

Следящий привод - замкнутая обратная связь по положению и по скорости. Корректирование обратной связи по скорости, может быть по ускорению.

Рассмотрим сложную систему.

Датчик обратной связи - датчик цифровой, иногда используется датчик скорости. Датчики обратной связи делятся на 2 группы - фотоимпульсныеикодовые.

Кодовые датчики- диск, много дорожек. Стоит после редуктора, дает абсолютное положение. Если отключить робота, то информация о положении не теряется. Вместе с кодовым датчиком ставят тахогенератор.

Недостатки: меньшая точность, неточный код скорости, т.к. стоит на выходном валу

Фотоимпульсные датчики - ставят на вал двигателя, оптический диск с металлизацией. Существует дорожка 1имп/об, 2 информационные дорожки, определяется знак скорости. Если отключить питание, информация об абсолютном положении теряется. Необходимо выполнить процесс калибровки, тогда определяется абсолютное положение, а так работать в декартовой системе координат невозможно.

Достоинства: большая точность, позволяет получить код скорости, поэтому скоростной датчик не нужен, можно определить временной интервал.

Современные следящие приводы реализуются на базе микроконтроллеров.

На тактическом уровнепроисходит координация движения всех степеней подвижности, организация синхронного управления. Решаются прямая и обратная кинематические задачи. Реализуется программное управление, работа по жесткой программе. Гибкость-ветвление по программе. Датчики- средства ввода-вывода, выдача сигналов для управления технологическим оборудованием. Информационная система-СТЗ.

Стратегический уровень (адаптивный):

адаптация по зрению, сило-моментное, тактильное очувствление (ощущение - головки, щупы). Информационные системы - СТЗ, сило-моментное, тактильное очувствление. Устройства ввода-вывода - обыкновенные устройства. Задачи - планирование действий с учетом изменения рабочей сцены (координаты, силы и момент). Программное обеспечение не жесткое, интеллекта еще нет.

Интеллектуальный уровень- информационные системы те же, не нужны датчики обратной связи. Задачи - решение заранее не запрограммированных задач, которые формально еще не описаны. Человек может иметь изображение (зрение и ощущение), информацию о силах и моментах.

3. Контурные системы управления. [отвечает: Струнин Вадим]

Контурные устройства управления- строятся на следящих приводах, их отличительная особенность - обеспечивают траекторию движения из начальной точки в конечную и скорость движения по этой траектории.

Очень часто используются комбинированные системы управления (контурно-позиционная система управления - перемещение по позиционному закону и контурному закону).

Привод: обязательно следящий

Датчики ОС: фотоимпульсные, кодовые

Особенности контурных систем управления:

Закон движения

При управлению по вектору силы обычно используются силомоментные датчики. Информация по току якоря двигателя может служить информацией о моменте, развиваемым двигателем, если не учитывать электрические процессы в якоре двигателя.

Ускорение является решением динамического уравнения.

Информация по току может быть использована для динамической коррекции вместе с демпфирующей ОС по скорости. Реализуется аппаратно.

ОС по скорости – тахогенератор, либо оцифровка сигнала с импульсного датчика.

Закон движения – форма траектории:

• 3 декартовых координаты

• 3 угла выходного звена манипулятора

Типовые траектории:

• прямая – обычно с сохранением ориентации конечного элемента

• окрасочная траектория специальная зигзагообразная траектория

• сварочная траектория …

…

Для движения по специальным траекториям существуют специальные команды на языке программирования робота, траектория задаётся функциями.

Специальная траектория задаётся отрезками траектории и сглаживанием углов.