7. Датчики промышленных роботов

7.1. Классификация датчиков промышленных роботов

Современные информационно-измерительные и информационно-преобразовательные элементы ПР позволяют вырабатывать конкретную программу действий ПР, снабжая устройства управления необходимой информацией о состоянии самого ПР, и о состоянии внешней среды.

Классификация датчиков ПР представлена на рис. 7.1.

Рис. 7.1.

Приведенная классификация является довольно условной.

Датчики для измерения состояния ПР служат для формирования сигнала в цепях обратных связей по положению и скорости звеньев манипулятора.

В последние годы получают развитие методы управления с использованием очувствления по силе и моменту.

Датчики для измерения состояния внешней среды предназначены для измерения параметров окружающей робота среды в дальней и ближней зонах, а также тактильные измерения. Эти измерения используются для управления движением робота (адаптивные роботы), а также при идентификации объектов и манипулирования ими.

Контактные датчики внешнего состояния производят измерения при контакте с объектом в процессе касания, проскальзывания или кручения. Принцип действия бесконечных (дистанционных) датчиков основан на определении измерений различного рода полей при взаимодействии с объектом.

7.2. Датчики для измерения состояния пр (датчики внутренней информации)

Датчики внутренней информации робота контролируют прежде всего перемещения, скорость, ускорение, вибрацию рабочих механизмов робота, а также силы, давления и момента, которые действуют на эти механизмы.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия датчиков внутренней информации именно по этому функциональному назначению.

7.2.1 Датчики перемещений

7.2.1.1 Электроконтактные датчики перемещений

К простейшим датчикам перемещений относятся электроконтактные датчики. В них при перемещении механизма механическое усилие действует на ключи, замыкая один из них и размыкая другой. В итоге питание определенной полярности подается на обмотку исполнительного механизма, обуславливая направление его движения. Именно так, например, устроены концевые датчики для остановки перемещения или изменения направления движения (рис. 7.2).

Рис. 7.2.

Такие датчики, простые и доступные широко используются в робототехнике. Они имеют очень большое сопротивление в разомкнутом состоянии и низкое в замкнутом. Их недостаток в том, что они имеют низкий ресурс работы и требуют периодической проверки работоспособности контактов.

Этих недостатков лишены герметические контакты (герконы), управляемые внешним магнитным полем (рис.7.3.). Их используют как в устройствах внутренней, так и в устройствах внешней информацию Они не чувствительны к рабиации и изменениям температуры. Типичные характеристики геркона: время срабатывания (замыкания) не более 3 мс, время отпускания 0,8 мс, количество срабатываний 10⁸.

Рис. 7.3.

К недостаткам любых механических контактов следует отнести их дребезжание сразу после переключения. Такое дребезжание приводит к появлению серии выходных импульсов вместо одного. Это в свою очередь негативно влияет на работу последующих цифровых схем.

Чтобы избавиться от этого механические переключатели дополняют электронными устройствами, которые срабатывают от первого же импульса и не реагируют на последующие. Такие устройства называются фиксаторами. На рисунке 7.4. в качестве фиксатора используется RS-триггер. При переключении ключей в положение 1 на выходе триггера (Q) появляется уро-вень напряжения, эквивалентный логической единице. Он будет действовать до тех пор пока не произойдет переключение ключей в положение ноль. При этом дребезжание на триггер не влияют.

Рис. 7.4.