Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 74
Текст из файла (страница 74)
По окончании перемещений исполнительных звеньев информация с значении координат точек считывается с датчиков обратных связей (ДОС) и заносится в оперативное запоми- 370 нающее устройство. Распределение сформированной информации и управление ее перезаписью в кассетный накопитель осуществляет микроЭВМ.
Связь внутренней информационной магистрали с пультами оператора и обучения, датчиками обратной связи осуществляется через соответствующие интерфейсные платы. Передача информации на приводы обеспечивается через цифре-аналоговый преобразователь, в котором цифровая информация от центрального процессора преобразуется в управляющее напряжение. Аналогично позиционным контурное устройство УКМ-772 обеспечивает работу в следующих основных режимах, задаваемых с пульта управления; "ПРОГРАММА"- автоматическая отработка управляющей программы; "ПОИСК КАДРА" — нахождение требуемого кадра с пульта оператора с выводом его содержания на индикационное табло; "РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ" - перемещение рабочего органа манипулятора с управлением от пульта обучения; ОБУЧЕНИЕ" - управление манипулятором с пульта обучения с записью точек траектории перемещения рабочего органа и технической информации в оперативное запоминающее устройство; "КОНТРОЛЬ" - осуществление тестового контроля при отработке математического обеспечения; "РАЗМЕТКА МЛ" - автоматическая разметка магнитной ленты на зоны.
Кроме того, устройство УКМ-772 позволяет реализовать ряд дополнительных режимов, расширяющих его возможности и повышающих эксплуатационные удобства, например: "ВЫВОД" - вывод информации из оперативного запоминающего устройства на магнитную ленту; "ВВОД" — ввод информации с магнитной ленты в оперативное запоминающее устройство; "АВТОМАТИЧЕСКАЯ РАБОТА ОДНОКРАТНАЯ" — однократная отработка программы; '*ПОКАДРОВАЯ ОТРАБОТКА" - отработка программы последовательно по кадрам с остановкой после отработки каждого кадра программы.
На пульте оператора имеются индикационное табло и кнопочные переключатели с хорошо отработанной символикой, что позволяет осуществлять диалоговый режим оператора с роботом на высоком уровне. На табло выводятся такие, например, тексты, как "Ошибка", '*Нет", "МЛ, "Разметка МЛ'*, "Мало своб. зон" и др.
Все это обеспечивает хорошие эксплуатационные качества устройства. 8.3. Информационно-измерительная система Взаимодействие современных роботов с реальной внешней средой, помимо жестко запрограммированных действий, должно строиться с элементами адаптации, т.е. с учетом информации о состоянии и положении рабочих органов и технологического оборудования, состоянии внешней среды и объектов в рабочей зоне. Эту информацию, объем и характер которой определяются назначением 371 робота, особенностями среды его функционирования и технологического процесса, обеспечивает информационно-измерительная система, конструктивно входящая в управляющее устройство робота Она представляет собой органы "чувств" робота и в значительной степени определяет его функциональные возможности, эксплуатационную эффективность и надежность, сложность решаемых задач, а также безопасность обслуживающего персонала Роботу, который обладает способностью "чувствовать", лег~в выполнять сложные действия, адаптироваться при выполнении широкого круга задач.
Благодаря этому повышается степень универсальности робота, что, в конечном счете, несмотря на повышение собственной стоимости робота, приводит к снижению стоимости продукции и технического обслуживания при эксплуатации. Информационно-измерительная (или сенсорная) система робота предназначена для автоматического восприятия, сбора и преобразования информации о внутреннем состоянии робота и внешней среды и передачи ее в систему управления. Для обеспечения функционального назначения информационно-измерительная система в общем виде должна содержать устройства обратной связи, устройства преобразования и предварительной обработки информации и линии связи. Главной функциональной составляющей информационно-измерительной системы являются устройства обратной связи, или чувствительные устройства, предназначенные дпя активного контроля в процессе работы параметров состояния робота и технологического оборудования, а также внешней среды и обьектов в рабочей зоне чтобы целенаправленно изменять программные действия робота путем передачи информации в систему управления для формирования там управляющих воздействий.
В целом устройства обратной связи включают системы 1) контроля параметров состояния робота (положений и скоростей перемещения рябо~их органов и элементов механизмов, усилий в элементах, аварийной блокировки, диагностики и прогнозирования ресурса работы); 2) восприятия и анализа информации о внешней среде (тактильной, визуальной, локационной и др.); 3) обеспечения техники безопасности (регистрации пространственного положения самого робота и его отдельных частей, местонахождения обслуживающего персонала и оборудования в рабочей зоне). Первичную информацию эти системы получают от датчиков обратной связи, или чувствительных элементов, являющихся важнейшими составными частями устройств обратной связи.
Все чувствительные устройства роботов так же, как и датчики, по своему назначению и решаемым задачам можно разделить на два класса: устройства внутреннего состояния робота (или внутренней информации) и устройства параметров внешней среды (или внешней информации). 372 8.3.1. Чувствительные устройства внутренней информации Устройства этого класса предназначены для контроля за функционированием механизмов и систем робота и управления его действиями путем формирования сигналов в цепях обратных связей по положению и скорости звеньев манипулятора, а также по силе и моменту. Для выявления и регистрации параметров, характеризующих внутреннее состояние робота, — положений и скоростей звеньев манипуляционной системы„ усилий и моментов, возникающих в них,— используются различные датчики, представляющие преобразователи механических параметров в электрические сигналы.
К датчикам обратной связи предъявляются следующие требования: а)малогабаритность и простота конструкции в связи с необходимостью их размещения на схватах и других частях манипуляторов; б) высокая надежность и помехоустойчивость, включая возможность эксплуатации в условиях электромагнитных помех, колебаний напряжений и частоты питания; в) устойчивость к механическим воздействиям (ударам, вибрациям) и к изменению параметров окружающей среды (температуры, влажности); г) независимость (развязка) входных и. выходных цепей; д) простота регулирования и обслуживания в условиях ограниченной площади обслуживания; е) нали~ие абсолютного отсчета перемещений; ж) малая стоимость.
Датчики внутренней информации, применяемые в промышленных роботах, классифицируются по следующим признакам. По виду выходного сигнала датчики делятся на непрерывные (или аналоговые) и дискретные (или цифровые). В аналоговых датчиках выходной сигнал формируется в виде непрерывно изменяющихся значений напряжения или тока (потенциометра) либо фазы напряжения переменного тока (сельсины или вращающиеся трансформаторы). В дискретных датчиках выходной сигнал представляется цифровым кодом (кодовые датчики) либо в виде серии импульсов (импульсные датчики), либо в виде релейного сигнала. По принципу идентификации зна~ения выявляемого параметра по выходному сигналу подразделяются датчики с абсолютным и неабсолютным отсчетами. Так, сигнал датчика перемещения с абсолютным отсчетом однозначно соответствует величине перемещения; у датчиков с неабсолютным отсчетом такая однозначность отсутствует. По виду контролируемого параметра различаются датчики положения (или перемещения), скорости, ускорения и усилия (момента).
В последние годы разработаны и начинают находить применение так называеглые датчики наклоне, позволяющие определять и контролировать уклон, например, мобильного робота, перемещающегося по наклонной поверхности. При выборе типа датчика наряду с его назначением, основными 373 параметрами и особенностями конструкции следует учитывать также вопросы обеспечения питания, связи с управляющим устройством, первичной обработки сигнала. В качестве датчиков положения используются потенциометрические, индуктивные, емкостные, оптоэлектронные и другие устройства.
Конструктивно они могут выполняться линейными или поворотными и располагаться непосредственно на степенях подвижности ПР. Наиболее просто организуется измерительная часть системы управления робота при использовании в качестве датчиков положения поте н и цо метро в — электромеханических аналоговых преобразователей перемещения в напряжение постоянного или переменного тока Простейший потенциометр выполняется в виде непрерывно намотанный на изолированный каркас высокоомной проволоки, к которой прикладывается постоянное или переменное напряжение, а с движка, перемещаемого вместе с обьектом измерения, снимается выходное напряжение.
Потенциометры просты в изготовлении, малогабаритны и весьма дешевы, а выходной сигнал имеет достаточную мощность, не требуя, как правило, дополнительной обработки. Питание их производится стабилизированным напряжением, а связь с управляющим устройством осуществляется с помощью двухпроводной линии. К недостаткам потенциометров следует отнести ограниченную разрешающую способность, а также отклонение характеристики от линейной при измерении больших перемещений.
Они нашли преимущественное применение в системах управления позиционного типа. Их дальнейшему широкому распространению в замкнутых системах автоматического управления современных промышленных роботов способствует разработка пластмассовых токосьемников, имеющих повышенный срок службы (свыше 10 ' циклов), высокую линейность характеристики и почти неограниченную разрешающую способность измерения перемещения. Однако возможная скорость перемещений потенциометрических датчиков ограничена величинами, часто недостаточными для нормального функционирования конкретного робота (до 1 м/с при поступательном перемещении и до 10 об!с — при вращении). В современных роботах используются преимущественно малогабаритные пленочные потенциометры с высокой разрешающей способностью и повышенным (до 5млн.
циклов) ресурсом. Весьма перспективны для применения в качестве датчиков положения различные индуктивные устройства, в частности, сельсины и вращающиеся трансформаторы. Сельсины представляют собой специальные микромашины переменного тока, у которых опредепеиным образом вклююны статорные и роторные обмотки. На выходную обмотку сельсина-датчика подается однофаэное напряжение, а с выходной обмотки сельсина-приемника снимается напряжение, по 374 величине которого можно судить об угле поворота ротора. Сельсины обладают высокой надежностью, помехоустойчивостью, независимостью входных и выходных цепей, малыми габаритными размерами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
