Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 75

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 75)

Однако точность сельсинов не очень высока (не выше ф 0,25") Вращающиеся трансформаторы (ВТ) построены на том же принципе, что и сельсины, но превосходят их по своим возможностям. Вращающийся трансформатор представляет собой индукционную электрическую машину неявно полюсного типа с двухфазной статорной и однофазной роторной обмотками, у которой выходное напряжение является функцией угла поворота По конструкции ВТ выполняются контактными и бесконтактными, двухполюсными и многополюсными. Контактные ВТ точнее бесконтактных, имеют более высокий коэффициент передачи напряжения, но менее надежны, чем бесконтакные, Двухполюсные ВТ имеют меньшую точность и чувствительность по сравнению с многополюсными (резольверами и редуксинами), применяемыми в приводах с высокомоментными двигателями.

Для роботов с наиболее высокой точностью позиционирования применяются двухотсчетные вращающиеся трансформаторы с погрешностью не более 0,01 ть Высокую разрешающую способность и точность обеспечивают также и н д у кто с и н ы — вращающиеся трансформаторы, развернутые в плоскости. Обмотки статора и ротора индуктосина наносят в виде плоских проводящих цепей в форме меандров на пластины или диски из изоляционных материалов.

Для измерения линейных перемещений применяют линейные индуктосины. Вращающиеся трансформаторы можно использовать в качестве датчиков обратной связи и в цифровых системах управления. В этом случае аналоговый выходной сигнал должен быть преобразован в цифровой код с помощью специального преобразователя аналог-код. В качестве дискретных датчиков перемещений широкое распространение в управляющих устройствах ПР получили оптоэлект- ронные импульсные датчики, выдающие в каждый момент времени полную информацию об измеряемом перемещении и обладающие высокой разрешающей способностью. Такой датчик для измерения угловых (или линейных) перемещений содержит вращающийся (или перемещающийся) вместе с объектом измерения диск (или рейку) с чередующимися прозрачными и непрозрачными зонами (растр,или кодовая маска), а также неподвижный индикаторный диск (или рейку).

Пропускаемый через них параллельный пучок света образует на выходе муаровую, или кодовую картину, воспринимаемую фотоэлектронным считывающим устройством. Применяют две оазновидности оптоэлектронных импульсных датчиков перемещений — растровые и кодовые. Первые позволяют непрерывно отслеживать величины перемещений звеньев манипулятора с высокой точностью. Их простота и высокая разрешающая способность, наряду с малыми габаритными размерами (наибольший 375 размер до 120 мм и масса до 0,7 кг), привели к широкому применению их как в отечественных, так и зарубежных ПР. Датчик перемещения кодового типа в отличие от растрового позволяет получить на выходе сразу двоичный код, соответствующий положению подвижной части датчика относительно неподвижной, что особенно удобно для использования в цифровых управляющих устройствах роботов.

Это существенное преимущество кодовых датчиков обусловлено их конструктивным усложнением и привело к значительному увеличению габаритных размеров, массы и стоимости. Их разрешающая способность достигает 0,05 мм для линейных и б-20 угловых секунд для поворотных датчиков и определяется возможной плотностью нанесения штриховых отверстий на кодовой маске. Датчики скорости используются в промышленных роботах пока сравнительно редко с целью обеспечения устойчивости в некоторых системах автоматического регулирования по положению; при этом от них обычно не требуется ни линейности, ни высокой то~ности. Главным образом они должны обладать хорошей чувствительностью, особенно при малых скоростях.

В качестве датчиков скорости применяют различные типы преобразующих устройств: тахогенераторы постоянного тока, представляющие собой электрические машины постоянного тока, работающие в генераторном режиме с возбуждением от постоянных магнитов либо от обмотки возбуждения, на клеммах роторной обмотки которой индуцируется ЭДС со средним значением, пропорциональным угловой скорости вращения ротора; тахометрические асинхронные генераторы переменного тока, представляющие собой электрические машины переменного тока, на клеммах вторичной обмотки статора которых создается напряжение с амплитудой, пропорциональной угловой скорости ротора; тахометрические синхронные генераторы с ротором в виде постоянного магнита, при вращении которого в обмотке статора индуцируется напряжение, величина и частота которого пропорциональны угловой скорости вращения; генераторы импульсов, представляющие собой оптоэлектронные импульсные датчики (см.

выше), образующие на выходе сигналы с частотой, пропорциональной угловой скорости вращения. д а т ч и к и у с к о р е н и я, в основном пьезоэлектрические, редко применяются в информационно-измерительных системах промышленных роботов, так как их стоимость пока еще очень велика Практически приближенное значение ускорения звена манипулятора в каждый момент времени может быть получено в виде второй производной от перемещения с помощью конечных разностей второго порядка, вычисленных по сигналу положения, что используется в ряде случаев в промышленных роботах 376 Датчики усилий используются в промышленных роботах для обеспечения безопасной работы и защиты конструкции от перегрузок.

Кроме того, они позволяют автоматизировать тонкие технологические операции, например сборочные, при выполнении которых необходим анализ ситуации в зоне контакта при взаимодействии объектов сборки и рабочего органа и соответствующее дозирование усилий. Принцип действия датчиков усилий заключается преимущественно в измерении деформаций в элементах с известными механическими свойствами под действием рабочих нагрузок, для чего обычно применяют тензометрические датчики сопротивления (тензорезисторы). Кроме того, в качестве чувствительных элементов используются тензометры, полупроводниковые, пьезокерамические или пьезокварцевые преобразователи, миниатюрные дифференциальные трансформаторы и другие устройства В ПР с электрическими приводами находят применение схемы измерения нагрузок по току якоря электродвигателя. Для эффективного функционирования датчики усилий должны обладать рядом качеств — надежностью, высокой разрешающей способностью и быстродействием, обеспечивать зону безопасной работы существенно большую, чем номинальная зона обслуживания.

В.Э.2. Чувствительные устройства внешней информации Эти сенсорные устройства предназначены для активного контроля и выявления параметров состояния объектов и внешней среды в рабочей зоне робота: формы, размеров, положения и ориентации в пространстве предметов, с которыми работает робот; координат препятствий и параметров возмущений, действующих на ПР; параметров связей, налагаемых внешней средой на объекты; различных специфических свойств внешней среды, учет которых необходим при выполнении конкретной технологической операции. При этом под внешней средой понимают производственную обстановку рабочей зоны робота, включая находящиеся там предметы я обьекты, в том числе технологическое оборудование, другие роботы, предметы манипулирования, а также людей.

Чувствительные устройства внешней информации должны иметь высокие надежность и точность, большой ресурс работы. Кроме того, они должны обладать малыми габаритными размерами и массой, а также достаточной жесткостью, обеспечивающей высокую точность определения положений.

По характеру воспринимаемой информации все сенсорные устройства роботов можно разделить на четыре основных вида: слуха, осязания, обоняния и зрения. Сигналы, получаемые с помощью этих устройств, представляют собой информацию, соответствующую определенному образу. В результате ее обработки можно выявить те или иные особенности объекта и окружающей среды. Наиболее емкую Ф и важную информацию о внешней среде обеспечивают зрительные сенсорные устройства По виду выявляемых свойств объектов чувствительные устройства внешней информации могут быть разделены на три группы: выявления геометрических, физических или химических свойств объектов.

Характерными представителями сенсорных устройств первой группы являются измерители координат (информационные линейки, сканирующие локаторы и т.п.), системы технического зрения и др. Вторая группа чувствительных устройств наиболее объемна и разнообразна; здесь, в первую очередь, следует назвать измерители усилий, плотности, упругости и т.п. К третьей группе относятся устройства для выявления химических свойств объектов и окружающей среды. По расстоянию восприятия информации сенсорные устройства подразделяются на четыре группьс сверхближние (контактные), ближние в рабочей зоне, дальние в рабочей зоне и сверхдальние (вне рабочей зоны).

Чувствительные устройства сверхближнего действия информируют о соприкосновении с обьектами и его характере. К ним относят датчики касания, проскальзывания, усилий и давлений. Чувствительные устройства ближнего действия сообщают информацию об объектах, находящихся в непосредственной близости к рабочим органам робота на расстояниях от непосредственного контакта до нескольких миллиметров, К таким устройствам относятся различные бесконтактные датчики, например, локационные сенсоры; дальномеры ближнего действия и др. Информация о внешней среде по всей рабочей зоне ПР поступает от чувствительных устройств дальнего действия, к которым относятся дальномеры, координаторы, устройства технического зрения и т.п. Чувствительные устройства сверхдальнего действия предназначены для получении информации вне рабочей зоны и применяются главным образом в подвижных роботах.

К таким устройствам относятся различные навигационные приборы (например, космических и подводных роботов), локаторы и другие оптические устройства дальнего видения и системы технического зрения. По способу взаимодействия с объектом все чувствительные устройства внешней информации роботов можно разделить на контактные и бесконтактные. В свою очередь, по принципу получения информации контактные устройства очувствления включают тактильные и силомоментные системы, бесконтактные - локационные и системы технического зрения (СТЗ).

Такое разделение сенсорных устройств и датчиков на четыре класса обусловлено характером технологических процессов, для автоматизации которых они предназначены, и определяет особенности их конструктивного исполнения. 378 Тактильные сенсорные устройства Тактильные средства очувствления, имитирующие осязательную способность человека, явились одними из первых средств очувствления роботов, благодаря своей простоте и доступности, и использу ются в робототехнике для получения внешней информации о контакте манипулятора с объектом. Современные тактильные системы очувствления обеспечивают ешение целого ряда задач: обнаружение контакта с объектом; опрере ль де пение координат и площади контактного пятна; измерение си звжатия захватного устройства; регистрация распределения силового воздействия по площади пальцев ( губок ); определение ориентации объекта, зажатого в охвате; обнаружение проскальзывания объекта в ЗУ, определение его направления и величины; определение механических свойств объектов по степени их деформации; распознавание объектов определенного класса по их тактильному образу.

Характеристики

Список файлов книги