Агрегатно-модульный промышленный робот - робот, в котором исполь-
зуют исполнительные модули.
Составные части промышленных роботов, автооператоров:
Исполнительное устройство - устройство, выполняющее все его дви-
гательные функции.
Исполнительный модуль промышленного робота - агрегат, входящий в
унифицированный набор, или образуемый из деталей и узлов этого набора,
способный самостоятельно выполнять функцию реализации движений по од-
ной или нескольким степеням подвижности промышленного робота.
Рабочий орган - составная часть исполнительного устройства про-
мышленного робота для непосредственного выполнения технологических
операций и (или) вспомогательных переходов.
Устройство управления - устройство для формирования и выдачи уп-
равляющих воздействий исполнительному устройству в соответствии с уп-
равляющей программой.
Основными характеристиками манипуляторов и промышленных роботов
- 43 -
являются:
- номинальная грузоподъемность - наибольшее значение массы пред-
метов производства и (или) технологической оснастки, включая массу
захватного устройства, при которой гарантируется их удержание и обес-
печение установленных значений эксплуатационных характеристик;
- рабочее пространство - пространство, в котором может находиться
исполнительное устройство при функционировании манипулятора или про-
мышленного робота;
- рабочая зона - пространство, в котором может находиться рабочий
орган при функционировании;
- зона обслуживания - пространство, в котором рабочий орган вы-
полняет свои функции в соответствии с назначением;
- число степеней подвижности - количество возможных направлений
перемещения или поворотов рабочего органа робота;
- скорость перемещения по степени подвижности - максимальная ли-
нейная или угловая скорость движения рабочего органа робота в заданном
направлении;
- погрешность позиционирования рабочего органа - максимальное
отклонение положения рабочего органа от заданного управляющей програм-
мой;
- погрешность отработки траектории рабочего органа - максимальное
отклонение траектории рабочего органа от заданной управляющей програм-
мой.
1.13. Алгоритмы управления роботами
Алгоритмы и методы обучения роботов подразделяются на:
- прямое обучение;
- роботоориентированное программирование;
- метод задачно-ориентированного программирования.
При прямом обучении предполагается ручное перемещение робота во
все требуемые положения и запись соответствующих им обобщенных коорди-
нат сочленений. Выполнение программы заключается в перемещении сочле-
нения робота в соответствии с заданной последовательностью положений и
не требует универсальной вычислительной машины. Ограничением является
то, что невозможно использовать датчики. Этот метод программирования
эффективен для точечной сварки, окраски и простых погрузочно-разгру-
зочных работ с фиксированными положениями рабочего органа и обрабаты-
ваемой детали в защищенной от попадания посторонних предметов и людей
зоне.
При роботоориентированном программировании используются датчики и
суть программирования заключается в том, что происходит опрос датчиков
и определяется движение робота в зависимости от обработки сенсорной
информации. Преимуществом этого метода является то, что при использо-
вании сенсорной информации робот может функционировать в условиях не-
которой неопределенности. Этот метод используется для сборки или конт-
роля качества сборки. Упростить процедуру программирования можно путем
использования в роботоориентированных языках метода машинной графики,
который связан с заменой метода прямого обучения моделированием рабо-
чего пространства роботов. Этот метод в значительной степени воспроиз-
водит процесс прямого обучения роботов с такими его достоинствами, как
возможности свободной смены точки зрения, визуального контроля взаим-
ного положения всех элементов рабочего пространства, интерактивной от-
ладкой. Подключение САПР к процессу программирования роботов позволяет
резко повысить степень интеграции робота с производственной системой,
т.е. одна и та же БД может быть использована для всей производственной
системы.
При методе задачно-ориентированного программирования определяется
- 44 -
не движение роботов, а желаемое расположение объектов. Исходной инфор-
мацией для этого метода программирования является геометрическая мо-
дель рабочего пространства и робота. Такие системы называются система-
ми моделирования рабочей обстановки. Характерной особенностью таких
систем является отказ от детального программирования конкретных дейс-
твий робота и программирование задачи в терминах взаимного положения
объектов в рабочем пространстве и его изменений. Фактически действия
робота строятся с помощью методов искусственного интеллекта на основе
модели робота и окружающих его объектов. Здесь также большое значение
имеет геометрическая модель.
Программирование роботов с использованием модельных представлений
включает 3 основных этапа:
1. формирование необходимых информационных моделей;
2. построение программных перемещений деталей с контролем взаим-
ного положения, выполнения технологических операций, в т.ч. смены зах-
ватного устройства и инструмента, проверок условий и организации логи-
ческих переходов, синхронизации с другими устройствами;
3. получение исполнительной программы управления роботом на языке
низкого уровня.
Построение геометрической модели рабочего пространства может быть
осуществлено одним из трех способов:
1. с помощью манипулятора;
2. средствами машинной графики;
3. с помощью системы технического зрения.
Первые два были рассмотрены выше (прямое обучение и роботоориен-
тированное и задачно-ориентированное программирование), а третий спо-
соб - это по-существу модификация первого - интерактивное зрение, в
котором оператор, пользуясь лазером как указкой, указывает световым
пятном характерные точки объектов рабочего пространства, а координаты
измеряются системой технического зрения.
- 45 -
2. ТЕХНОЛОГИЯ РЭА КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА.
2.1. Общие принципы управления сложными системами.
При определении некоторого объекта как системы предполагается на-
личие следующих признаков:
1. объекта (системы), состоящего из множества элементов и их
свойств, которые могут рассматриваться как единое целое благодаря свя-
зям между ними и их свойствами;
2. исследователя, выполняющего любую целенаправленную деятель-
ность (исследовательскую, проектную, организационную и др.);
3. задачи, с точки зрения решения которой исследователь определя-
ет некоторый объект как систему;
4. языка, на котором исследователь может описать объект, свойства
его элементов и связи.
Любой целенаправленный процесс, происходящий в любой сложной сис-
теме, представляет собой организованную совокупность операций, которые
условно можно разбить на две группы: рабочие операции и операции уп-
равления.
Рабочие операции - это действия, необходимые непосредственно для
выполнения процесса в соответствии с природой и законами, определяющи-
ми ход процесса. Например, процесс обработки детали на токарном станке
состоит из таких рабочих операций, как закрепление детали, подача рез-
ца, снятие стружки и др.
Для достижения цели процесса рабочие операции должны направляться
и организовываться операциями управления. Совокупность операций управ-
ления образует процесс управления.
Система, в которой осуществляется процесс управления, называется
системой управления. В структурном аспекте любую систему управления
можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления
(управляемой подсистемы) и управляющего органа (управляющей подсисте-
мы). Обобщенная структура системы управления приведена на рисунке 7.
──────────────────────────────────────────────────────────────────────
цель управления
┌──────────────
│
┌─────────────┼───────────────────┐
│ \│/ │
│ ┌───┴─────────┐ │
│ X(t) │ управляющий │<────────┼──────┐
│ ┌─────>│ орган ├────────┐│ │
│ │ └─────────────┘ ││ │
│ │ U(t) ││ │
│ │ ┌─────────────┐ ││ │
│ │ │объект управ-│<───────┘│ └─────
│ └──────┤ления │<────────┼─────────────
│ └─────────────┘ │возмущающие
└─────────────────────────────────┘воздействия
Рис. 7. Обобщенная структура системы управления, где: X(t) - ин-
формация о состоянии системы; U(t) - управляющее воздействие.
──────────────────────────────────────────────────────────────────────