Зенкевич_Упр.манип_01 (962912), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Задачи управления манипулнцнонными роботами Несмотря на универсальность понятия «роботз и ассоциации, вызываемые згнм термином у неспециалистов, подавляющее большинство роботов, используемых в промышленности, предсгавляют собой манипуляторы, управляемые посредством микропроцессорных контроллеров. Многозвенная конструкция манипулятора заканчиваегсл охватом нлн сменным инструментом, с помощью которого можно перемещать объекты в рабочем просгрансзве, либо выполнять несложные технологические операции.
Чаще всего роботы нспользукп прн загрузке механообрабатывающих станков, выпоянении операций саарки и покраски, сверления отверстий и нарезания резьб. На первый взгляд проблема управления такими роботами решается лосиючно просто. Наиболее распространенные пневматические роботы-лсрегрузчикн оснащены специальными программаторами. позволяющими дегко задавать посзедовательность позиций, в которых должен находиться робот. Для задания движения эяеюромеханическнх и электрогидраввических роботов, управляемых с помощью микроконтроллеров, применяют специальные языки программирования. максимально облегчающие работу оператора.
При использовании микраконтроллерон в системе управления роботом можно непосредственно программировать движение схвата или инструмента в рабочем пространстве, а не движение каждого отдельного сустава, как в случае простейших роботон. Наконец, с помощью микропроцессорной системы управления можно отлажнвазь программу движения манипулятора. используя его графический образ на экране дисплея. Оператору для обучения робота не обязательно знать его устройство и особенности, а необходима лишь владеть языком программирования. Тем не менее проблемы управления роботами существуют и главным источником их возникновения являезся основное преимущестно Л! Задачауараазелаа мала щмааа лииарабама а роботов †универсальнос.
Роботы, как правило,не создают для выполнения конкретной технологической операции. Даже в тех случаях, когда вид операций заранее известен, например операции точечной сварки, необходимо выбирать траекторию движения, возможные ориентации рабочего инструментк законы движения во времени.
включая законы изменения скоростей и ускорений. В ряде случаев предъявляют требования к закону изменения сил. Например, при меканической обработке сложных поверхностей необходимо управлять силой резания Следует иметь в виду, что возможности робота ограничены. Он функционирует только в определенном объеме рабочего пространства.
Его скорости и ускорения обусловлены соответствующими характеристиками приводов сочленений. Силы и моменты, развиваемые рабочим инструментом, зависят от мощности приводов. Кроме того, асе характеристики, о которых идет речь (ограничения по положению. ориентации, скоростям, силам и г.дф1, неравномерно распределены в рабочем пространстве робота. Так, существуют области рабочего пространства, е которых существенно ограничены возможносги ориентации рабочего инструмента.
В силу нелинейности кинематической схемы, свойственной большинству роботов, максимальные значения скоростей и ускорений различны в разных точках рабочего пространства. Не менее очевидно, что полностью вытянутая «рукаэ робота удержит меньшую ншрузку, чем согнутан В связи с этим возникает ряд задач, в том числе следую!пне В Планирование положений Необходимо совместить зоны обслуживания робога с рабочим пространством, в котором выполняется технологическая операция, таким образом, чтобы рабочий инструмент либо иной объект мог быть доставлен в любое требуемое положение с необходимой ориентацией. 2. Плаиирааамие ааижений Необходимо выбрать траекторию движения объекта или рабочего инструмента. При этом не только траектория движения, ио также законы изменения скоростей и ускорений должны, с одной стороны, соответствовать требованиям технологического процесса, а с другой — возможностяы робота.
3. Плпи ирааалие усилий. Требования технологического процесса дозокны быть согласованы с возможностями робота развивать необходимые силы и моменты в различных точках рабочего пространства и его эвергетикой 13 Ве ление 4.Анализ динамической шочности. Решение перечисленных задач может потребовать учета динамики робота, так как точность движения по траекториям зависит от развиваемых скоростей и ускорений, при достаточно больших значениях скоростей и ускорений точность отработки траекторий может быль неудовлетворительной.
Кроме того, программирование робота без учета его динамики может приводить к появлению эффекта перекрестных связей, когда движение не соответствует заданному закону вследствие взаимного динамического влияния на движение звеньев манипулятора, Анализ степени этого влияния особенно важен для роботов, способных развивать значигельные скорости и ускорения, а также для роботов с большой грузоподьемностью, когда динамические эффекты обусловлены значительными массами элементов конструкции.
Перечисленные задачи могут быть решены в ходе предварительного анализа, цель которого состоит в определении требований к промышленному роботу, выполняюуцему данный цикл рабочих операций В результате такого анализа могут быть даны рекомендации по выбору одного из имеющихся роботов или по составлению технического задания для разработки специализированного образца. При использовании выбранного робота решение перечисленных задач сводится к выбору положения н ориентации робота в рабочем пространстне, возможно н к оснащению его дополнительными степенями подвижности. Далее с учетом реальных возможностей и ограничений робота составляют конкретные программы его функдионирования.
При решении этих задач может потребоваться расширить и усовершенствовать готовое программное обеспечение робота, например с целью учета и компенсации динамических эффектов. В последнем случае возможно использование дополнительных датчиков, для обработки сигналов которых также потребуется расширить математическое и программное обеспечение. Нередко требования технологического процесса удается реализовать, только расширив вычислительные возможности системы управления, например, используя для управления персональную ЭВМ', соединенную с баювой системой управления робота. Это становится реальным шш промышленных роботов, поскольку эволюция их систем управления происходит в направлении все боль- * В мпл лпемл ми нл1 ул ж алмумк ПЭВМ пул . л н пела,нен н учнтмнилш« у .ипил лкеллу линни.
14 В! Зада««уира«лена«ма иау»аи о м робенами шей «открьцости» системы, доступа к ее программному обеспечению и ею расширения, обеспечения вспможностн подключения дополнишльных устройств, в том числе датчиков и вычислнтельньж средств. Такие возможности позволяют значительно усовершенствовать базовую систему управления с целью обеспечения ее адаптации к требуемому технологическому процессу. Перечисленные задачи могут быть регпены с помощью пакта специализированных программ, имеющегося в распоряжении пользователя, который осуществляет адаптацию робота и его систечы управления к технологическому процессу.
Такой пакет должен вкчючать в себя, в соответствии с поставленными задачачи, программу анализа положений, решения прямой н обратной задач кинематики, а в общем случае— и программу решения прямой и обратной задач динамики. Напомним, что прямая задача динамики определяет движение механической системы, в данном случае — манипулятора, по заданным силач и моментам, включая силы и моменты, развиваемые приводами манипулятора, а обратная задача динамики заключается в определении сил и моментов, вызывакнцнх заланное движение Понятия «прямая» и «обратная» задачи кинематики, возникли в робоготехнике в связи с решением задач планирования движений. Решая прямую задачу кинематики, можно определить положение и ориентацию рабочего инструмента, закрепленного на конце манипулятора, в рабочем пространстве по заданным углам поворота (перси«щенкам) в степенях подвижности маннпуляционного механизма, а при решении обратной †.найти эти углы и перемещения, если требуемые положение и ори«италия охвата заданы.
5. Идентификация иииематичесиил и динамически« характеристик робота. Проблема, с которой часто сталкиваются пользователи, состоит в том, что характеристики робота с необходимой лля расчетов точностью, как правило, не определены, а ряд характеристик. используемых для решения задач динамики, вообще неизвестен. В связи с этим для каждого промышленного робота, устанавливаемого на производстве, необходимо решать задачу идентификации, гак как «индивидуальные отклонения» характеристик роботов могут оказаться значимыми при их адаптации к технологическому процессу, требующему большой точности. В процессе эксплуатации эти параметры могут изменяться, поэтому требуется их повторная идентификация через определенные промежутки времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
