Общие (ЛекцииМПУУ1)

Классификация промышленных роботов.

по способу организации управления:

• автоматические

• дистанционно-управляемые

Автоматические промышленные роботы - работают по программе, без участия человека. Наладчик производит отладку, разрабатывает программу.

Дистанционно-управляемые промышленные роботы- управление роботом с участием человека (с помощью задающих рукояток, традиционно, трёхстепенных). Программа решает прямую и обратную кинематические задачи.

по принципу управления:

• программные

• адаптивные

• интеллектуальные

Программные промышленные роботы - работают по жесткой, заранее заложенной программе; допускается изменение порядка выполнения программы- программы ветвления (сигналы технологического оборудования – обыкновенные сигналы да/ нет).

Адаптивные промышленные роботы - приспосабливаются к изменениям внешней среды (рабочей зоны), имеют сенсорные датчики (СТЗ, сило-моментные системы), программы адаптации должны быть заранее составлены.

Интеллектуальные промышленные роботы - конечная цель операции заранее неизвестна, но известен набор объектов с их характеристиками и алгоритм работы с каждым объектом, имеется решающее правило, которое позволяет перепланировать действия (знания накапливаются).

Классификация устройств управления.

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

Цикловые устройства 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).

Позиционные устройства 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.

Контурные устройства 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

Обобщенная структурная схема автоматизации роботов.

Четыре уровня управления:

• исполнительный

• тактический

• стратегический (адаптивный)

• интеллектуальный

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 - фотоимпульсные и кодовые.

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 уровне происходит 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.

Цикловые системы управления.

Программирование циклового робота:

I этап- установка механических упоров для каждого звена (гаечным ключом).

II этап- задается последовательность перемещений отдельных звеньев, выдача и прием сигналов от технологического оборудования, ввод информации с датчика, используемая информация дискретного вида. Величина перемещения определяет смещение механического упора (max перемещение), управление приводом строится по разомкнутому циклу. Динамика робота: обеспечение простого механического регулирования. Скорость перемещения регулируется дросселем, подход к упорам задается демпфером.

Существует два основных принципа для циклических роботов:

• путевой принцип - окончание перемещения фиксируется по срабатыванию датчика

• временной принцип - окончание перемещения фиксируется по таймеру, не требуется фиксация конечного положения.

Блок-схема.

ПУ – панель управления

ПРУ - пульт ручного управления

БУ - блок управления

ПН - программный носитель

БВВ - блок выдержек времени

ТО - технологическое оборудование

УУП - устройство управления приводом

П - привод

У1, У2 - упор

Д1,Д2 - датчик

БС с МП - блок связи с манипулятором

Основной блок системы - БУ. В его задачи входит взять программу из ПН, дешифрировать ее и по заданному управлению выдать ее на другие устройства. БУ-конечный автомат. Работа осуществляется по жесткому циклу.

Вспомогательные функции: тестирование устройства во время работы, связь с ЭВМ верхнего уровня управления.

ПН служит для набора и хранения программ управления и последовательности их исполнения.

ПУ для задания режимов работы робота, осуществляет пуск-останов программы, отображает информацию о роботе лампочками.

ПРУ служит для обучения перемещению (дистанционное устройство).

БВВ задает интервал времени для организации временного принципа управления, это и устройство управления, и технологическое оборудование.

БС с ТО для обмена информацией с технологическим оборудованием, может работать и по путевому, и по временному принципам.

БС с МП для организации интерфейса с манипулятором.

Режимы работы цикловых систем управления.

Основной режим - автоматический, работает, пока не остановят. Выполнение одного цикла программы(для проверки), не включают технологическое оборудование.

Режим ручного управления служит для наладки работы робота (правильность установки упоров).

Режим обучения состоит из механически установленных упоров, установки дополнительных датчиков, временной задержки (самой величины), набора программ.

Перспективы развития цикловых систем управления.

1. улучшение характеристик приводов

2. увеличение точек позиционирования (установка дополнительных, программируемых упоров)

3. увеличение числа команд

4. организация более сложной логики управления, организация ветвления и циклов

5. удобство организации подпрограмм

6. обработка прерываний

7. увеличение емкости ПН

8. облегчение программирования робота и организация его связи с ВУ (сеть)

9. программирование упоров

10. совершенствование алгоритма торможения роботов при походе к упору

Устройство управления ЭЦПУ 6030.

(электронно-цикловое программное устройство)

Типовое программное устройство, предназначено для управления цикловым роботом до 6 координат (схват тоже входит).

Используется для манипулятора МП9С.

Основные характеристики:

1. число одновременно управляемых координат-6 , из них управляется по путевому принципу- 4, по временному принципу-2.

2. число точек позиционирования по каждой степени-2

3. число технологических команд-6

4. число программ блокировки (опрос датчика блокировки)- 4

5. число программ выдержек времени-1

(можно устанавливать в интервале от 0 до 0.7 с)

1. число шагов (кадров) программы- до 30

2. сигналы управления - промышленный стандарт I до 400 мА, U=24 В.

3. сигналы датчиков I=20 мА, U=24 В.

Режимы работы.

1. ручной - используется в процессе наладки, для проверки точек позиционирования, выдачи сигналов управления технологическим оборудованием, задания выдержек времени.

2. команда - пошаговая отработка команды (30 шагов). При нажатии на кнопку «пуск» отработка данного шага программы.

3. цикл - для режима проверки нужно прогнать только 1 цикл.

4. автоматический – бесконечное выполнение заданной программы, остановка- нажатие «стоп».

На задней панели 2х позиционный переключатель. Один- отмена технологической программы (команды), второй- переключение 5 и 6 звена. Управление либо по путевому принципу, либо по временному (подключение устройства типа схват).

Три переключателя для технологических команд, сгруппированы по 2 команды.

1-ый - для технологических команд

2-ой - для звеньев 5 и 6

3-ий – для команды программной задержки

Потенциометр для задания выдержек времени.

Два условных перехода:

1. условие пропуска - пропуск команды. Сигнал пропуска - отсутствие сигнала -24 В.

2. условный переход - на фиксированном 20м шаге.

Манипулятор МП9С.

Предназначен для обслуживания штамповочных прессов.

Кинематическая схема.