Зенкевич_Упр.манип_01 (962912), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Кажлый уровень управления соответствует определенному типу системы: ! — автоматизированное производство; 2 — гибкая производственная система, 3 — робототехнологический комплекс; 4 — адаптивная робаютехиическая система; 5 — система управления промышлеи- 3! Введение ным роботом (ПР); 6 — исполнительная система ПР; 7 — приводы ПР Из этих уровней три — четвертый, пятый и шестой — и будут основным предлеетом рассмотрения в этой книге. Вдй Взаимодействие робота с человеком-оператором На всех без исключения уровнях управления происходит взаимодействие робота с человеком-оператором.
Однако цели и формы этого взаимодействия различны. Маннпуляционные системы можно разбить на две большие группы. К первой относятся системы, которые после обучения определенное время работают автономно, т.е. без участия оператора. Таковы практически все промышленные робототехннческие системы, задача которых состоит в повышении качества производства и его производительности за счет авюматизации труда рабочего. Их называют автономными робошдтекническиии сигтемамж На исполнительном уровне оператор выполняет функции предварительного обучения робота движению либо функции управления охватом в реальном времени Гв полуавтоматических сиошмах). На уровне адаптивной системы управления работа оператора заканчивается ло начала функционирования системы.
Оператор должен предусмотреть возможные варианты изменения условий работы, установить соответствующие датчики и составить ачгоритмы ацаптации, которые позволякгг работать системе автоматически в рамках принятых допущений. В процессе выполнения технологических операций оператор ограничивается лишь заданием целей операции класса объектов манипулирования и контролем за работой системы. Во вторую группу входят системы, в которых допускается непосредственное участие человека в управлении роботом. Как правило, такие системы могут работать и автономно, однако управление может быль передано оператору в тех свучаях, когда не определены условия работы, необхолима текущая коррекция движений, сопровождаемая анализом ситуации, и, наконец, когда требуется профессиональный и жизненный опыт человека.
Такие системы называют эргатикескими (человека-машингеыми) маникуяяциакными системами. К их числу относятся системы дистанционного управлении лля выполнения работ в зкстремачьных условиях, в том числе в условиях повышенной радиации, открьпом космосе, под водой. Подобные системы используют не только в силу сложности ситуации, но и по экономическим соображе- 22 Вл Взо олей м еробо скепооока -опра ором пням, поскольку применение интеллеюуальных систем для автоматизации технологических процессов часто является слишком дорогостоящим Дистанционно управляемые оператором системы применяют в горнодобываюизей промьппленности, при выполнении строительных и отделочных работ, в лесодобывающей промыпщенности. Системы копирующего управления и полуавтоматические системы применяют и для промышленных роботов в режиме обучения.
Для эргатических систем, управляемых оператором в рабочем режиме, предусматриваются специальные устройства и подсистемы, облегчающие взаимодействие с оператором. Это эргономичные (удобные лля человека, соответствующие его психофизиологическим характеристикам) многостепеннные рукоятки управления, пульты управления, позли>шющие оператору легко получить необходимую информацию о движении и других характеристиках робота В эргатическнх системах информация с соответствующих датчиков поступает не только в устройство управления, но и на пульт оператора, кигорый имеет возможность наблюдать происходящее на рабочей сцене, на экране монитора или графического ддсплея.
Поскольку возможности зришльного канала у человека ограничены, в полуавтоматических и копирующих системах предусматриваются и возможности силомоментного очувствления. Для этою в шарнирах управляющего устройства (копируюлзего типа или многостепенной рукоятки) устанавливают микродвигатели, развиваощие силы и моменты, воспринимаемые рукой человека. Формируя их в зависимости ог сил и моментов, реачьно действующих на манипулятор в рабочей зоне, можно создать эффект присутствия у оператора и существенно повысить эффективность его работы. Полуавтоматические и копирующие системы с отображением оператору в сенсорной форме информации о силах и моментах называют системами двустороннего действия Значительно расширяются возможности оператора при работе с интеллек~ую~ьными робототехническими системами.
Оператор может использовать свой собственный опыт и опыт других операторов- экспертов при предварительном планировании действий робота, используя программно-аппаратное обеспечение последнего. Эксперты могут быть привлечены также к решению задачи описания внешнего мира в случае неопределенности, а также к задачам распознавания образов. В этом случае можно говорить об экспертной системе интеллектуапькы» роботов. Введение Оператор может принять и непосредственное участие в управлении роботом. Используя возможности интеллектувгьной системы управления, он может задавать текущие цели, воспринимать сообщения адаптивной системы управления манипулятором и корректировать в зависимости от них собственные действия для достижения конечной цели управления.
В свою очередь, интеллектуальная система анализирует действия оператора н предотвращаег ошибки, обусловленные «человеческим фактором». Такую систему принято называть интерактивной робототезническои системой. Уровень управлении РТК также относится в силу применяемых метолов к инщллектуальным системам Роботы на этом уровне выполняют функции автоматов с конечным числом состояний, действия которых зависят не только от заданной программы, но и, благодаря системе адагпации, от текущей ситуации в рабочем пространстве.
Роль эксперта, знания которого используются при выборе наиболее целесообразного алгоритма функционирования РТК в условиях реальною производства, переходит к технологу. ответственному за выполнение комплекса технологических операций Эффективность интеллектуальных систем существенно зависит от аппаратных н программных средств, используемых для организации взаимолействия человека и робота, которые образуют человекомошинныи интерфейс робототекнической системы. Его аппаратная часть должна позволять оператору использовать речевые команды, воспринимать не только визуавьную, но и звуковую и сенсорную информацию. Программные средства должны обеспечивать возможность общения с роботом, в том числе с помощью пространствеиновременных отношений, естественных для человека 1дыьпзе, ближе, находиться под или наш быстрее или медленнее и т.п.).
При этом работа человека с интеллектуальными системами по сравнению с полуавтоматическими облегчается не только за счет усложнения системы, но и за счет упрощения процедуры обучения робота. Проблема взаимодействия человека и робота сохранится и в перспективе, поскольку человек будет вынужден управлять роботом или его моделью, во всяком случае, на этапе обучения. Однако уровень, на котором происходит такое взаимодействие, будет постоянно повышаться за счет усовершенствования человеко-машинного интерфейса робототехнической системы, учитывшощего не толька возможности технической части, но и возможности человека-оператора. 1.
ОСНОВНЫЕ КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В первых четырех главах книги рассмгарены кинематические соотношения, описывающие манипуляционный механизм, а также способы управления, основанные на их использовании. Как известно, кинематика — это раздел механики, в котором изучается движение тея без учета сил и моментов, вызывающих зто движение. Манипулятор при атом описывается как кинематическая цепь, т.е. как совокупность последовательно соединенных тел, образующих кинематические пары.
Глава 1 посвящена описанию положении манипулятора, определению связанных с иим систем координат, а также установлению связи между положением звеньев и положением конечного злемеита кинематической цепи — охвата манипулятора. 1.1. Манипулятор как механическая система Малипушшором называют разомкнутую механическую систему !Пспь).
состоящую из твердых тел, которые последовательно соединены межлу собой при помощи шарниров и образуют кинематические пары пятого класса. Каждое из составлаощих манипулятор твердых тел назыяаот звеном. Такая цепь имеет два конца, один из которых называют основанием, а другой — охватом (рис. !.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
