Зенкевич_Упр.манип_01 (962912), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Наиболее характерная компоновка ориентирующих степеней подвижности показана на рис. Вдй Они обеспечивают три вращательных движения охвата — наклон, вращение и качание. Чем ближе оси этих степеней подвижности расположены одна к другой и к схвачу, тем меньше возникает дополнительных поступательных движений, сопутствтюцгих е ориентирующим, тем самым задача управшсасы пения сложным движением объекта упроВлечпес шаегся.
Однако очевидно, что прн такой компоновке ориентирующих степеней поеахаса х г ворот обьекта относншльио неподвижной оси, связанной, например, с его центром гчс.в.в.к ч чс асса. сч- масс, обеспечивается как ориентнрующиГхммчас ч асяесааччч п' ми, таки переносными степенями подвижс ама ности манипулятора. 22 яэ Фу нчн нщынннн нн роаоннт и н ст и В ряде случаев сюпени подвижности не подразделяют на переносные и ориентирующие Примером может служить схема манипуляюра с избьпачностью (см.
рис. В.д,д), обеспечивающая как ориентацию, так и перемещение объекта. Другой характерный пример — манипуляционная конструкдия, построенная по принципу платформы Стюарта(рнс. В 6.) Ваге одна степень подвижности кинема Р .аь.п мфнгннст нртн тической пепи манипулятора, пока не принятая нами во внимание, это сам охват.
За исключением случаев. когда захват предмета происходит немеханическим пу.гем (электромагнит, вакуумные «присоски» н т.п.). охват представляет собой механизм. нмеющий в наиболее простом случае две губки для зажима предмета. Прн необходимости схват может быль трехпалым или иметь большее количество пальцев. Схват в качестве степени подвижности манипулятора также необходимо учитывать при подсчете суммарного числа степеней подвижности. Так, для манипулятора, обеспечивающего произвольную ориентацию и перемещение объекта в рабочей зоне с учетом охвата,минимальное число степеней подвижности равно семи.
В.2.2. Привод степени подвижности Движение в каждом сочленении манипулятора обеспечивается с помощью двигателей различного типа — электрических, гидравлических (электрогидравзическнх) или пневматических. Двигатель обычно выполняют в виде модуля, включающего также механизм передачи движений (редуктор), датчики обратной связи (потснциометры, тахомашины, вращающиеся трансформаторы, цифровые датчики). сигналы с которых обрабатываются с помоц~ью микропроцессоров нли аналоговых устройств, вырабатывающих управляющие воздействия па двигатель. Система управления, образованная этими устройствами, представляет собой лривад стнеленн ладвилгнастн манипулятора. Управление приводом может быть реализовано как с обратной связью, так и без нее.
Характерным примером второго случая является 23 Введение шаговый элекгродвигагель, или пнеачоцилиндр Для высокоточных манипуляторов используют электрические или гидравлические приводы с обратной связью. Привод может быть зомхную по положению (например, с помощью потенциометров), по скоросюи (посредством тахомашин, вращающихся трансформаторов, цифровых датчиков), а также по моменту (по силе для двигателей поступательного перемещения) Обратная связь по моменту для двигателей постоянного тока обычно осуществляется путем измерения така якоря, а для гндродвиштелей — перепада давлений. Чаще всего используют только некоторые из этих обратных связей.
Сунгествует подход, основанный на последовательном синтезе всех трех контуров обратной связи, известный как принцип подчиненного регулирование. Наряду с приводами, используемыми в других областях техники, в робототехнике широко применяют и новые, специальные типы приводов. К ним относится, в часююсти, так называемый электраприеод прямого управление, позволяющий непосредственно управлять силачи н моментами, приложенными к нагрузке. Существугог также двигатели, построенные па принципу иснусственнои мышцы, длина которой изменяется в зависимости от приложенного сигнала управления. Нередко в одной манипуляпиониой конструкции совмещается несколько типов приводов.
Например,степени подвижности, прешзазлаченные для перемещений, могут быть снабжены гндроприводом, а степени дяя малых ориентирующих перемещений — электроприводом. Схват манипулятора независимо от схемы привода основной конструкции часто оснащают пневмоприводом. В зависимости от типа привода, используемого в степенях подвижности манипулятора, можно отнести к этому типу и весь манипулятор, т.е говорить об электромеханическом, электрогидравлическом и других манипуляторах. К приводам манипуляторов предъявляют высокие требования по точности, надежности, диапазону регулирования.
При этом учитывают, что онн работают в условиях, когда нагрузка, приведенная к валу двигателя, меняется в широком диапазоне за счет движения других звеньев манипулшора и изменения ега нагрузки. В связи с этим применяют специальные конструктивные решения и способы управления работами. Вопросы, связанные с управлением прнводачи роботов, будут подробна изложены в последующих главах 24 Ву Фу ки к гот а ороботот к кок й омами В.2.3. Исполнительная система Манипулятор можно рассматривать как систему управления, образованную приводами, работающими на общую механическую нагрузку, — манипуляционный механизм. Входом этой системы является многокомпонентный сигнал, поступаюпзий с устройства управления роботом, а выходом — требуемое перемещение манипулятора и, соответственно, охвата с нагрузкой или рабочим инструментом Такую систему называют ислолкителькои системой макипуляоиоклого робота.
Способ задания управляющих сигналов иа исполнительную систему определяет тил системы улращелия роботам. В наиболее простом случае программа движения для каждого привода формируетсл в процессе его обучения и затем повторяется нужное число раз. В этом случае говорят о этеоткалрограммируемых работах. Для простых роботов обычно используют приводы без обратной связи, выполненные с помощью пневмо- (или гидро-) цилиндров, а также шаговык электродвигателей.
Здесь перемещение в каждом соединении манипулятора может быть залано с помощью программатора. Комбинирун команды программатора, можво приближенно задать сложную траекторию движения как совокупность точек, через которые должен пройти схват манипулятора. Такое управление называкгг лазиииоккым улракзекиси Возможен более простой путь, когда движение манипулятора по каждой степени подвижности регулируется электрическими или механическими ограничителями, — иищооае улрааоеиие. Для высокоточных манипуляторов.
в которых используются приводы с обратной связью применяют более совершенные методы управления, предполагающие аппроксимацию траектории движения схвата — инструмента в виде непрерывной пространственной кривой с послсдуюнгим ее отслеживанием, — коктуркас улраолские. Такие способы основаны на испольювании микропроцессорных управляющих устройств. В посведнем случае устройство управления должно включать в себя блок выпрямителей и силовых усилителей, обеспечивающих работу привода, а также микропроцессорные контроллеры приводов манипулятора.
В,2ой Система управления манипулятором Система управления манипуляторам, как правило, имеет несколько уровней, каждый из которых обслуживается собственной микро- 25 Веедеиие процессорной системой. Так, на уровне привода обеспечивается управление двигателем, осуществляющим движение одной или несколыгих степеней подвижности. На следующем уровне системы управдения манипулятором с помощью центрального процессора организуется координированная работа приводов манипулятора. При этом входной информацией является траектория, т.е.последовательность положений схвата манипулятора или связанного с ним объекта (инструмента, нагрузки). Если ша информация преобразуется в управзшющие сигналы приводов предварительно н зателз записывается в память управляющего устройства в виде программы работы приводов, то говорят о сисшеме лрограммиага управления.
Траекторию схвата можно задать двумя способами, путем непосредственною ее задания чеповеком-оператором в процессе обучения или с помощью планирования движения на более высоком уровне управления. в том число с использованием метопов искусственного интеллекта. Существуют методы обучения в процессе функционирования робота гоп-йпе цо англоязычной классификации) и вне его (о)Т-!~пе) Примером первого случая является окрасочный робот, обучаемый с помощью лпилотал —.- второго манипулятора, имеющего такую же кинематическую схему, но облегченного и лишенного двигателей, которые заменены системой статической разгрузки Во втором слу же движение робота моделируется на экране дисплея в трехмерном пространстве с учетом имеющихся ограничений в рабочей зоне.
Оператор залает требуемое лвижение на экране, после чего оно записывается в память управляющего устройства н используется для расчета программы Лля каждого из приводов. На уровне планирования движений предполагаются известными цепь движения н описание рабочей сцены. Устройство управления, решающее задачи этого уровня, должно спланироиать движение таким образом, пабы из заданного начачьного положения обеспечить достижение цели лланипулятором и выполнить дополнительные условия, налагаемые на его перемещение. Ншзример, чтобы манипуляюр не вошел в соприкосновение ни с одним из препятствий, имеющихся иа рабочей сцене. Эта задача является довольно сложной, если таких препятствий многа, нлн сложен сам объект работы, в частности, если он имеет внутренние полости, до которых должен добраться удерживаемый схватом инструмент.
26 Вэ Фуннееонеььноеени ен ереаемеыегн ье ей е ы В системах управления в реальном времени траекторию (в общем случае — перемегцение и текущую ориентацию охвата) задают в процессе выполнения операции. Если это делает человек-оператор, то такую систему называют полуавтоматической; чедовек задав.г только движение схвата, не заботясь о движении каждого из приводов манипулятора, закон управления для котораго рассчитывает управляющее устройство.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
