Автоматизация производственных процессов (стр. 7 из 9)

Роботы с диалоговым (интерактивным) управлением, как правило, являются интеллективными, а отличаются от супервизовых тем, что робот не только принимает команды человека для их исполнения, но и сам активно участвует в распознавании обстановка и принятии решения, помогая в этом человеку-оператору.

Наконец третий вид манипуляционных робототехнических систем (ручные) делятся на шарнирно-балансирные манипуляторы и экзоскелетоны (усилители конечностей человека).

Шарнирно–балансный манипулятор представляет собой многозвенчатый механизм с приводами в каждом суставе, которые при любой величине удерживаемого манипулятором груза (в пределах его rpyзoподъемности) при любом расположении звеньев в пространстве находится в равновесии. Поэтому человек, взявшись за рукоятку манипулятора, легко может перемещать большой груз. Двигая рукоятку, человек осуществляет подачу управляющих сигналов, при этом вся работа по перемещению груза выполняется приводами, размещенными в суставах манипулятора. Такие системы удобны для погрузочно- разгрузочных работ.

Экзоскелетоны - многозвенные механизмы, звенья которых непосредственно сопряжены с руками или ногами человека. В суставах механизма, соответствующих суставам человека, в этом случае также помещены управляемые двигатели, берущие на себя всю тяжесть работы. Движения самого человека формируют лишь сигналы управления. Такие системы применяют для усиления конечностей человека. Это бывает полезно для выполнения тяжелых работ и движения по труднопроходимой местности. Экзоскелетоны можно встраивать, например, в водолазные костюмы для облегчения и усиления действий водолазов, когда это необходимо.

На рис.1 вертикальными линиями показаны типа, на которые делится каждый род (поколение) роботов. Этих типов может быть достаточно много. Они различаются принципами и техникой построения управляющих устройств, приводов в суставах манипулятора, числом звеньев манипулятора, грузоподъемностью, видом очувствления, математическим программным обеспечением и т.п.

Для полной ориентации объекта необходимы три степени подвижности, которые обычно реализуются тремя вращательными парами, осуществляя повороты охвата в горизонтальной, вертикальной плоскостях и вокруг оси схвата.

ПР могут быть колесными, гусеничными и стопоходящими (шаговыми). Тип рабочей зоны - одна из важных характеристик – это фигура описываемая при прохождении им предельно достижимых положений.

Для общей характеристики достаточно качественно определить тип рабочей зоны - рабочая зова на плоскости, в сфере, на поверхности параллепипеда, цилиндрическая, шарообразная или комбинированная.

Этим типам соответствуют разные системы координат.

Грузоподъемность - это масса перемещаемых изделий и орудий труда

да. Подразделяют:

- сверхлегкие (ряд грузоподъемностей 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0 кг);

- легкие (1,5; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0 кг);

- средние (16, 25, 63, 100 кг);

- тяжелые (160, 250, 400, 630, 1000 кг);

- сверхтяжелые (свыше 1000 кг).

Тип приводов - пневматический, гидравлический и электромеханический. Часто применяют комбинации, например, тип привода охвата может отличаться от типа приводов звеньев манипулятора.

Типы систем управления разделяют по принципу управления: роботы с программным управлением, очувствительные роботы и роботы с искусственным интеллектом.

В первом случае работает жесткая программа. Во-втором - управление ведется с учетом фактического состояния внешней среды, в третьем - робот снабжают устройствами очувствления (сенсорикой), в виде тактильных, локационных, телевизионных и других устройств.

Системы управления очувствленных роботов делятся на неадаптивные и адаптивные. Роботы с искусственными интеллектами являются дальнейшим развитием очувствлении роботов в части алгоритмов функционирования и соответствующего сенсорного обеспечения.

По типу движения по отдельным степеням подвижности системы управления делятся на СУ непрерывного (контурного) и дискретного (позиционного) управления движением.

По числу управляемых ПР системы управления делятся на системы индивидуального и группового управления.

Под классом точности позиционирования и воспроизведения траекторий обычно понимается абсолютная точность позиционирования схвата, однако более объективно класс точности определяется относительной погрешностью позиционирования или воспроизведения траекторий.

Относительная погрешность - это величина, характеризующая точность ПР и равная отношению абсолютной ошибки перемещения схвата в заданную точку к минимальному расстоянию от оси ближайшей к основанию робота кинематической пары до границы рабочей зоны, выраженная в процентах. ПР различают также по типам исполнения - нормальное, пылезащитное, теплозащитное, взрывобезопасное и т.п.

Еще один признак - "назначения" по степени универсальности:

- специальные ПР - для деталей одного типа;

- специализированные - для деталей одного класса;

- универсальные ПР.

При классификации существующих и создаваемых роботов могут быть использованы различнее подхода, наиболее распространенными из которых являются разделение (ПР) по поколениям.

К ПР первого поколения относятся наиболее простые, легко перестраиваемые автоматы, вся последовательность действий которых заранее определяется жесткой программой. Для таких систем оператор является единственным источником информации о требуемых действиях и вводит ее в процессе обучения робота в запоминающее устройство. Информация, вводимая в процессе программирования, включает в себя данные о последовательности движений и положений звеньев манипулятора в соответствуйте моменты времени.

Для жесткопрограммируемых роботов в процессе обучения могут быть применены три способа программирования: ручной, полуавтоматический, автоматический. При ручном способе оператор участвует во всех этапах программирования, имитируя перемещение захвата манипулятора в нужные точки рабочей зоны. При этом координаты точек записываются в кодах на программоноситель. При полуавтоматическом программировании оператор участвует в нескольких этапах формирования программы. При автоматическом - задача оператора сводится к укрупненному формированию программы и предварительных давних управляющему устройству.

ПP второго поколения представляют собой гибкопрограммируемые устройства, оснащенные средствами, позволяющими получать информацию о свойствах внешней среды. Причем изменения окружающей обстановки должны быть заранее определены так, чтобы в ходе выполняемой работы робот мог автоматически скорректировать программу в соответствии с ними (неадаптируемые ПР). Более сложные, так называемые адаптивные (очувствительные) роботы могут заполнять различные операции в условиях заранее неизвестных изменениях окружающей обстановки.

К промышленным роботам третьего поколения относятся устройства с развитой сенсорной системой, высоким уровнем автоматичности и самостоятельности поведения в изменяющейся неупорядочной среде. Их называют интегральными роботами. Роль человека в управлении ими должна сводиться лишь к принципиальному анализу обстановки, принятию решений, носящих обобщенный характер, и выдаче целевых указаний на языке микропрограмм.

208. Система автоматического регулирования. Принципы построения и анализ

Рассмотрим структурную схему системы управления в общем виде (рис. 7.1). Объект управления - это некий механизм, агрегат или устройство, либо технологический, энергетический процесс, желаемое поведение и протекание которого должно быть обеспечено.

Рис 7.1

Поведение объекта управления, результат его действия определяются некоторыми показателями х_n. Чаще всего ими являются значения физических величин, которые называют выходными величинами объекта управления. К ним относят наиболее важные для оценки поведения объекта и его практического использования величины.

Кроме этих основных параметров, работа объекта характеризуется рядом вспомогательных параметров y_i , которые также должны контролироваться и регулироваться (например, поддерживаться постоянными).

В процессе работы на объект поступают возмущавшие воздействия f₁, f₂,…,f_i, вызывающие отклонение параметров x_n. Информация о текущих значениях x_n и y_i поступает в систему управления и сравнивается с предписанными им значениями g₁, g₂,…,g_к, в результате чего система управления вырабатывает управляющие воздействия Е₁, Е₂,...,Е_mдля компенсации выходных параметров.

Входные воздействия, с точки зрения их влияния на действие объекта и на его выходные величины x_n, разделяются на две принципиально отличные группы. Некоторые из входных воздействий обеспечивают желаемое изменение поведения объекта, достижение поставленных целей. Такие входные воздействия называют управляющими Е_m и при их отсутствии задача управления вообще не имеет решения. При ручном управлении такие воздействия на объект осуществляет оператор, при автоматическом - система управления (см. рис. 7.1).

Другие входные воздействия f_i , напротив, мешают достижению цели и изменять их, как правило, невозможно. Такие воздействия называют возмущающими или помехами.

Задача управления, по существу, заключается в формировании такого закона, при котором достигается желаемое поведение объекта.

Сложная и разносторонняя задача управления в подавляющем большинстве случаев включает более узкую задачу регулирования. Задача регулирования заключается в поддержании выходных величин объекта равными (или пропорциональными) некоторым эталонным функциям времени - задающим воздействиям. Последние могут быть постоянными или изменяющимися как по заданному, так и по заранее неизвестному закону. В нашем случае объектами регулирования выступают вспомогательные параметры y_i.