Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

производиться любое количество движений руки и кисти, а запи­ сывается лишь конечное положение кисти. При воспроизведении рука робота движется непосредственно к записанной точке про­ странства независимо от того, каким путем шел к ней програм­ мист-оператор при обучении. Ввод позиций в память робота про­ изводится оператором путем нажатия кнопки ЗАПИСЬ после того, как достигнута желаемая позиция руки. Максимальное количество последовательных позиций записи у робота Uni­ mate 180.

Новый способ записи команд управления роботом запатенто­ ван в Японии. По этому способу запись команд управления осуществляется на магнитном барабане, с которого они выдаются в устройство управления роботом. Это устройство включает в себя аналого-цифровые преобразователи вращающегося типа, которые выдают необходимые данные на угол поворота робота по каждой оси координат. Кроме того, с магнитного барабана выдается еще один сигнал, по которому аналого-цифровой преобразователь управляет действием захватывающего устройства робота. По числу осей координат имеются три таких преобразователя.

Контурные системы управления

При контурной системе рука осуществляет плавное точное непрерывное перемещение по заданному контуру с заданными скоростями и при необходимости с ускорением движения на опре­ деленных участках траектории, а также может выполнять слож­ ные задачи ВЗЯТЬ и ПОЛОЖИТЬ, требующие очень сложной системы перемещения от точки к точке.

Примеры применения контурного управления: нанесение лако­ красочных покрытий; дуговая сварка по контуру; дробеструйное упрочнение; установка и снятие деталей с движущихся конвейеров.

При контурной системе управления программоносителем чаще всего служит магнитная или перфорированная лента.

В качестве примера ниже приведено описание контурной системы робота Versatran, имеющей двойное считывающее устрой­ ство (с двумя магнитными лентами) для ввода информации в циф­ ровом виде. .

Автоматическая запись траектории производится на шести­ дорожечную магнитную ленту. При прогонке ленты рука повто­ ряет заданную траекторию, образуемую системой дискретных точек. Спаренная система считывающих устройств обеспечивает непрерывность действия робота, т. е. одна лента считывается, а другая в это время перематывается. Катушка считывается за 24 мин., что позволяет записывать на нее несколько простых про­ грамм. Это устройство может быть подключено к системе с чис­ ловым программным управлением.

Программа вводится оператором с помощью пульта програм­ мирования (рис. 191), связанного с легкосъемным приспособле­

361

нием, которое крепится к колонне робота. Пульт имеет единствен­ ную рукоятку, перемещая которую в трех плоскостях можно управлять основными программируемыми движениями руки ро­ бота. Передвижение рукоятки вызывает перемещение движков соответствующих потенциометров на пульте. Сигналы, поступа­ ющие от потенциометров пульта, усиливаются и передаются на злектрогидравлические золотники управления, управляющие работой соответствующих гндроцилиндров привода руки. Для

Рис. 191. Блок-схема записи программы робота Versat ran (при контурном управлении):

обеспечения плавного перемещения руки в роботе применяется гидроцилиндр двойного действия с бесступенчато изменяющейся подачей масла к нему.

Когда система управления работает в режиме ПРОГРАММИ­ РОВАНИЕ (это осуществляется нажимом соответствующей кнопки на пульте программирования), включены три датчика, регистрирующие перемещения и положения руки. При переме­ щении руки в каждой из трех плоскостей сигналы с этих датчиков (вращающихся трансформаторов) записываются одновременно на соответствующих трех дорожках. Д1—ДЗ обеих магнитных лент. На дорожке Д4 записывается сигнал датчиков положения, а на дорожках Д5 и Дб записываются сигналы, управляющие соответ­

362

Автоматическая работа робота обеспечивается воспроизве­ дением записанного сигнала. Во время воспроизведения записан­ ный сигнал, соответствующий определенному положению руки, служит входным сигналом в суммирующую цепь сравнивающего устройства. Второй вход складывается из показаний отдельных датчиков положения, контролирующих движение руки в соответ­ ствующих плоскостях. Суммирующая цепь сравнивает первый входной сигнал со вторым, представляющим собой данные об истинном положении руки в определенный момент времени. Раз­ ница этих сигналов после обработки в суммирующей цепи выдает сигнал, пропорциональный этой разнице, который и подает команду на золотник гидроцилиндра руки для занятия ею опре­ деленного положения. Рука движется, пока эта разница не дохо­ дит до нуля. В этот момент положение руки точно соответствует записанному на ленте.

Воспроизведение цикла может происходить либо с той же скоростью, что и операция обучения, либо со скоростью в два раза большей.

Системы программирования со сменными стандартными программами

В 1971 г. с целью сокращения затрат времени на программи­ рование и настройку робота фирма «Unimation» выпустила си­ стему программирования с кассетой программных лент, на кото­ рых записаны все программы, созданные фирмой. За 3,5 мин устройство передает программу в память робота или извлекает существующую программу из его памяти.

Автономная кассетная система состоит из комплекта магнитных лент, устройства воспроизводства записи, источника питания

иколебаний для подсоединения к роботу.

Вкачестве захватывающих приспособлений в промышленных роботах применяются: стандартная кисть с двумя пальцами,

зажимы для сварки и для разбрызгивания краски, всасывающая чаша, вакуумная чаша, электромагнитная кисть, раковина, кисть в виде воздушного баллона, дополнительная кисть для захвата, устройство для специальных манипуляций, устройство для уси­ ления весового держателя, сервомеханические запястья и серво­ механизм для руки специальной формы и т. д.

При конструировании захватывающих приспособлений для промышленных роботов необходимо учитывать следующие тре­ бования.

1. Поверхность детали должна быть доступна для захваты­ вающего устройства робота.

2. Если деталь подвергалась механической обработке после того, как она была загружена автоматической рукой, то пальцы руки должны быть приспособлены к изменениям размеров (и в некоторых случаях формы) детали, вызванным механической обработкой. Для этого, как правило, пальцы снабжаются упругими

363

подушками млн самонастраивающимися захватами, которые со­ ответствуют конфигурации детали.

3. Если имеется выбор захвата детали по одному из двух различных размеров, то выбирают больший размер, так как обычно он гарантирует лучший контроль установки деталей.

4.Необходимо предупреждать разрушение или деформацию хрупких деталей.

5.Захватывающее устройство не должно повреждать поверх­ ность детали.

36.РАЗУМНЫЕ РОБОТЫ

Промышленные роботы могут воспроизводить движения рук оператора по жесткой программе, заложенной в системе их управ­ ления; рука робота никак (или почти никак) не «очувствлена» по отношению к внешней среде и объекту манипулирования и взаимодействует с ними «вслепую». Однако для автоматизации

сборки более сложных узлов с деталями сложной конфигурации, расположенными менее упорядоченно в пределах поля сборки и других процессов производства требуется, чтобы робот имел еще органы зрения, слуха, осязания и обладать подобием «мозга». Кроме того, в ряде случаев необходимо, чтобы робот мог передви­ гаться в нужном направлении обходя препятствия на своем пути. Мозг должен быть способным анализировать обстановку (на основе данных органов зрения, слуха и осязания), распознавать пред-

364

меты, принимать решение при изменении внешних условий п обучаться на основе накопленного опыта.

Такие роботы условно назвали разумными. Их создание свя­ зано с решением сложных задач, относящихся к оптимальному управлению механизмами с большим числом механических свя­ зей, распознаванию трехмерных и разноцветных объектов, управ­ лению с обучением, проблеме принятия решений и выбору языка программирования. Обобщенная блок-схема разумного робота представлена на рис. 192.

В настоящее время созданы пока модели роботов, являющиеся промежуточными между промышленными и в полном смысле разумными. К таким промежуточным моделям можно отнести конструкции роботов, управляемых ЭВМ, получающей информа­ цию по линиям обратной связи или в процессе движения руки — от органов осязания, т. е. тактильных датчиков, или от глаз — телевизионных камер, а в простейших случаях фотодиодов, или от органов и осязания и зрения.

Не останавливаясь на первом разумном роботе — руке Эрнста, перейдем к описанию более поздних роботов.

Искусственная рука АМ-1, управляемая логической машиной

Роботы могут получать информацию от внешнего мира при помощи «осязания»: блоки датчиков могут обнаруживать факт соприкосновения с предметом и величину прилагаемого усилия. Поиск предмета осуществляется сканирующим движением в об­ ласти предполагаемого нахождения предмета.

Примером дальнейшего развития конструкций роботов, управ­ ляемых логическими схемами, является разработанная в Японии экспериментальная искусственная рука АМ-1, способная автома­ тически приближаться к предмету, находящемуся в любой точке оперативной поверхности, и захватывать его.

Устройство АМ-1 состоит из собственно руки с комплектом датчиков, имитирующих органы чувств, и управляющего устрой­ ства, основной частью которого является «логический тренер».

Характерными особенностями устройства АМ-1 являются сле­ дующие:

1. Оно обладает чувством осязания благодаря применению специальных датчиков — выключателей и оценке величины при­ лагаемых усилий резисторными тензодатчиками.

2.Система управления обеспечивает возможность производить

спредметами необходимые действия посредством передачи инфор­ маций от датчиков по цепи обратной связи.

3.Каждой основной операции в системе соответствует опре­ деленная логическая схема; при программировании следует за­ давать лишь последовательность основных операций и коорди­ наты начала отсчета.

365