Зенкевич_Упр.манип_03 (962916), страница 25
Текст из файла (страница 25)
при прямолинейном движении схвата в пространстве сцены. В [581 показано, что движение по собственной траектории на рис. 8.7; 6 экономичнее в 1,23 раза„чем движение по программной траектории в случае «а» и в 4 раза, чем в случае «б». Рассматриваемый метод в дальнейшем был усовершенствован и распространен на механизмы с тремя и более степенями подвижности [58[. Он позволил создать семейство промышленных роботов, обеспечивающих существенную экономию энергозатрат. Аналогичный подход был положен и в основу разработки исполнительных механизмов с динамическим уравновешиванием звеньев. 345 Рие. 8.7. Траектории еобсгаенного движения манинуллтора на плоскости обобщенных каор- ди"аг: и 'Ум =г7кг =и б Чи =! 57' гак =~: Чи =.О; Ча = 8 к — Что = ди Контрольные вопросы и задавив 1. Сформулируйте обратную задачу динамики для манипуляционного механизма.
2. Почему компенсация динамики манипулятора в форме (8.2) или (8.4) в общем случае неэффективна? От чего зависят возникающие ошибки? 3. При каких условиях можно эффективно использовать линейную динамическую коррекцию в форме (8.6)? 4. Какова процедура определения управляющих воздействий в системе приводов исполнительной системы, замкнутых по положению, если найдено решение обратной задачи динамики для манипуляционного механизма? 5. Поясните термин «обобщенный моментный регулятор» (см. п. 8.1.4). Каковы преимущества и недостатки такого регулятора? 6. В чем состоит суть метода декомпозиции.
Когда, на Ваш взгляд, применение этого метода будет наиболее эффективным' и не потребует выполнения слишком сложных вычислительных процедур? 7. Как определяются сигналы динамической коррекции при использовании метода декомпозиции? При каких условиях можно пренебречь динамикой приводов манипулятора? 346 3. Какие технические средства реализации силовой обратной связи в системе управления манипулятором Вам известны? 9. В чем основное преимушество динамической коррекции с помощью силовой обратной связи? Какие вычисления следует осуществлять в реальном времени при коррекции с использованием датчиков силовой обратной связи в соединениях манипулятора? 1О.
В чем преимущество силовой обратной связи по силам и моментам, действующим на охват? Какие вычисления в реальном времени следует выполнять в этом случае? 11. Опишите основные ситуации, возможные при сборке вал — втулка (без фасок) и сформулируйте правило коррекции движения вала относительно втулки. 12. Почему введение силовой обратной связи обычно приводит к ухудшению устойчивости исполнительной системы манипулятора? Рассмотрите этот вопрос в случае силовой обратной связи на охвате.
! 3. В чем состоит процедура планирования движения с учетом динамики манипулятора (динамического планирования)? В каких случаях зту процедуру целесообразно применять? Как в реальном времени выполнить коррекцию движения манипулятора с учетом его динамики на этапе планирования движений? 14. Как определить необходимую мошность силовых агрегатов манипулятора, используя решение обратной задачи динамики? ! 5. Как определить энергетическую эффективность манипулятора? 9. ЛОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СЛОЖНОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ В главе 9 введено понятие сложной системы и, в частности, сложной робототехнической системы ~СРС) как множества взаимодействующих подсистем, выполняющих общее задание.
Кроме того, принято допущение, что подсистемы могут быль описаны как конечные автоматы. Это, безусловно, сужает область применимости рассматриваемого подхода, однако на практике для большой части приложений это допущение удовлетворяется. Рассмотрено понятие управляющей структуры как сети специальным образом сконструированнь1х конечных автоматов.
Эта структура позволяет обеспечить управление подсистемами, входящими в состав СРС. В действительности описанный в данной главе метод управления обеспечивает координацию работы всех подсистем, т.е. представляет собой нижний уровень управления СРС. Открытым остался вопрос синтеза управляющей структуры, поскольку задачи автоматической генерации управляющих структур выходят за рамки книги. 9.1. Понятие сложной системы Прежде чем перейти к проблеме управления, определим, что мы понимаем под СРС.
В отношении любой технической системы можно сформулировать множество заданий, которые она может выполнить. Например, задание «Перенести деталь Р из точки А в точку В» может быть выполнено одним роботом ~либо конвейером) и не требует участия в нем дополнительных систем. Однако можно привести примеры заданий, в выполнении которых должно участвовать несколько систем. В этом случае задание декомпозируется на подзадания, каждое из которых должно быть выполнено некоторой подсистемой.
Так, например, если усложнить предыдущее задание следующим образом: «Г!еренести деталь Р из точки А в точку В, проверить правильность се установки в точке В и, если деталь установлена правильно, запрессовать», то по крайней мере три технические системы должны участвовать в его выполнении: робот — операция перекоса, система технического зрения (СТЗ) — анализ сцены, пресс — операция запрессовки. Действия всех трех систем должны быть скоординированы: после окончания транспортной операции робот может исполнять другое задание, СТЗ начинает операцию контроля только после того, как манипулятор положит деталь в точку В и покинет поле зрения камеры, команда на запрессовку должна быть подана только после того, как СТЗ подтвердила правильность положения детали. Кроме того, может возникнуть множество ошибок, связанных, например, с неправильной установкой детали Ги тогда робот должен попытаться переустановить ее), а также возникших в процессе переноса и т.д.
Дадим теперь более точное определение системам, управлению которыми посвящена настоящая работа. Пусть задание Т представлено множеством подзаданий г,: (9.1) Введем отношение следования Р на множестве Т, тогда г, Гг, означает, что задание ~, может быть выполнено только при условии выполнения ~,. Если такая структуризация задания Т проведена, то можно построить описывающий Т ориентированный граф а=ГТ, А), (9.2) где Т =1г,) — множество вершин графа 0; А =(а,) ~ Т х Т вЂ” множество направленных дуг, при этом дуга а н А соединяет г, с г, тогда и только тогда, когда г, И,.
Такое разбиение задания широко используют в методах теории искусственного интеллекта 165]. Аналогичные подходы применяют и при построении моделей в задаче оперативного управления ГПС (см. 116'1). Пусть система Б состоит из подсистем Б, !далее называемых локальными системами, или терминалами): В=Р~ ° Вт " > Ви) (9.3) 349 при этом 7; ~ Т вЂ” задание, выполняемое системой о',. Тогда систему С9 = (Ь;Т) (9.4) будем называть Т-сложной системой (далее — сложной системой), если выполнены следующие условия: С1: ЦТ, =Т; (9.5) г=! С2: 0 — связный граф.
(9.6) Условия С1, С2 можно интерпретировать следующим образом. С1: сложная система представляет собой набор подсистем, которые в состоянии выполнить задание Т. С2: действия всех подсистем, входящих в состав сложной системы, должны координироваться в процессе выполнения задания. Координация в данном случае — обмен данными (или командами) между подсистемами. Если одна из подсистем 5, н Б является роботом, то такую сложную систему будем называгь СРС. Сделаем теперь несколько замечаний по поводу приведенного определения сложной системы. 1. Сложная система рассматривается только совместно с заданием, которое система исполняет. Следовательно, один и тот же набор технических систем может быть либо сложной системой (в смысле введенного определения), либо нет — в зависимости от выполняемого системой задания и способа его декомпозиции по подсистемам.
2. Введенное определение нельзя считать вполне формальным, поскольку мы апеллируем такими интуитивными понятиями как «задание» и «следование». Вообще говоря, понятие СРС можно ввести и с помощью сетей Петри, интерпретируя позиции как выполнение подзаданий (или как ресурс), а обрамляющие их переходы — как начало и конец исполнения соответствующих подзаданий, однако, по мнению авторов. такое определение избыточное. 3.
Данное определение является рекурсивным в том смысле, что сложная система может быть компонентой другой сложной системы, что позволяет единообразно использовать описанный далее способ управления иерархически построенными сложными системами. Приведем несколько примеров использования СРС, сделав следующую оговорку. Поскольку отношение следования Г является тран- 350 зитивным, т.е. из аРЪ, ЬР'с следует асс„соответствуюший граф. содержащий дуги аЬ и Ьс, должен содержать и дугу ас.
Мы, однако, не будем изображать дугу ас, чтобы не загромождать рисунки избыточной информацией. При мер 9.1. Пусть задание Т состоит из трех подзаданий Т=(7„7„7з) (рис.9.1, а), где 7, означает собрать узел А; Г, — узел В; 7з — деталь С = А + В . Система Б состоит из двух подсистем Я = (К,, В, ) (рис. 9.1, б), где задания Т, и Т, для роботов В, и Вз имеют вид 2~ = (71 ° 7з ) ° Тз = (77» 7з ) ° т.е.
роботу Я, предписано собрать узел А и осуществить окончательную сборку С, а роботу Вз — узлы В и С. Тогда описанная система является Т-сложной, поскольку условия (95), (9.6) выполнены. Однако, если дополнить эту систему роботами Нз, К4 (рис. 9.2, б), вьпюлняющимн задания 7,— Г, (рис. 9.2, и), то полученную систему нельзя считать сложной, поскольку зраф задания не является связным (несмотря на то, что каждая из двух подсистем является сложной).
1 ( зь,Д~ ! 1 ~=И 77а) Т7=(~7М гя=Иг Ь) Рис. 9. Ь Пример сложной сисзсмы: а — — граф задания 7', б — сложная система. аынолняющая заланис Т Г1ример 9.2. Роботизированный сборочный модуль состоит из роботов В„ Я„ ..., В,,,..., В,„, Вн» и конвейера С. Роботы В,,..., Я„ выполняют сборочные операции; роботы Во и К,„„служат для загрузки и выгрузки соответственно (рис.
9.3, а). После того, как все роботы завершили выполнение своего задания, конвейер С' делает один шаг. Если 1-й робот завершил сборочную операцию с ошибкой, то на следующем шаге робот (+ 1 пропускает этот узел с тем, чтобы бракованный узел, оказавшись в конце линии, был бы помещен разгрузочным 351 манипулятором Н„,„г в тару брака.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
