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

Искусственная рука имеет пять степеней свободы, обеспечи­ вающих возможность фиксации ее положения по трем осям сги­ бания-разгибания п смыкания-размыкания пальцев. Перемеще­ ние по каждому из этих направлений осуществляется независи­ мыми серводвигателями. Измерение перемещений руки по трем осям производится потенциометрами, а измерение реакций (уси­ лий) — резисторными тензодатчиками.

В систему программного управления входят следующие основ­ ные блоки.

1.Логические схемы, служащие для реализации основных пяти операций, выполняемых системой.

2.Селектор логических схем. Он служит для подачи сигнала на устройство выбора логических схем, осуществляющих основ­ ные операции программы.

3.Устройство, контролирующее последовательность операций. Приняв сигнал о завершении основной операции, устройство при­ нимает решение о переходе к следующему этапу программы..

4.Селектор начала отсчета. Чтобы можно было задавать исходное положение, в устройстве АМ-1 предусмотрено по четыре потенциометра для каждой из осей. Селектор представляет собой схему, переводящую (в соответствии с программой) потенцио­ метры в нужное положение и обеспечивающую выбор начала отсчета.

5.Схема принятия решения о включении нужного сервоуси­ лителя и селектора входа сервоусилителя.

Сигналы, отраженные в логических уравнениях, фиксируют состояние выключателей датчиков. Величина сигналов считается равной единице при замкнутых контактах этих выключателей.

Сигнал от датчика 5 С, например, равен единице только тогда, когда палец А согнут примерно под углом 45°. Сигналы Qt, Q2

иQ3 равны единице, если абсолютное значение ошибки позицио­ нирования по направлениям осей R, Q, Z не превышает некоторой величины. Сигналы f 1 и / 2 равны единице, когда абсолютное зна­ чение реакции по направлениям R и Q меньше некоторой вели­

чины. Когда запрограммировано выполнение первой операции, rnj = 1. По окончании основной операции величина каждого из сигналов EDX, ED2, . . ., EDb равна единице (ED1 = 1). При сигнале Gx = 1 срабатывает схема автоподиаладки, управляющая

двигателем, приводящим в движение палец А; при сигнале G2 = 1 срабатывает такая же схема, управляющая двигателем пальцев В и С. При G:i = 1 обе схемы автоподиаладки отключаются, па­ лец А вытягивается под действием пружины, а пальцы В и С

размыкаются и занимают крайнее положение.

Сервосистема, следящая за перемещениями по направлению осей R, Q и Z, может быть переведена (с помощью реле) в следую­

щие режимы:

R 2, Q2, Z — режим контроля положения (позиционный конт­

роль);

366

Если в этот момент с рукой не контактирует какой-либо предмет,

достигает примерно 45°, пальцы В и С начинают сдвигаться в на­ правлении G2. Перемещение руки в направлениях R и Q контро­

лируется так, чтобы реакция со стороны предполагаемого объекта была равна нулю и рука свободно перемещалась в положение, из которого наиболее удобно произвести захват предмета.

367

своей подпрограммой.

Команды записываются в строку в виде двух групп букв, кото­ рым соответствуют семь разрядов цифр: /, т, а, о, р, q, г. В первых трех разрядах (/, т, п) указывается внд.осиовиой операции, а в че­

тырех последних задаются положения потенциометров, определя­ ющие необходимые точки отсчета.

Запись некоторой программы имеет вид:

368

иыми тензодатчиками. Получив информацию, рука перемещается в такое положение, в котором реакция была бы равна нулю, а по­ ложение руки устанавливается по движению пальцев и положению предмета. То же самое относится и к операции 5. Проведение поиска простыми средствами, т. е. с применением датчиков, сигнализи­ рующих о контактах с посторонним предметом, н датчиков, из­ меряющих прилагаемое усилие, расширяет зону поиска, в которой может находиться объект.

Робот ETL

В 1968 г. отделение исследований по бионике Электротехни­ ческой лаборатории (Япония) начало разработку разумного ро­ бота. В 1969 г. к работе над проектом подключилось отделение автоматического управления той же лаборатории, которое взяло на себя исследование рук и их системы управления. Усилия отде­ ления исследований по бионике сосредоточились на разработке органа зрения.

Цель этого проекта состоит в том, чтобы разработать робот, который можно использовать для выполнения операций сборки и контроля.

Робот снабжен глазами, мозгом, руками и способен осущест­ влять серию связанных разумных движений. В качестве органа зрения робота используется телевизионная камера со светофильт­ рами, а в качестве руки — специально разработанный многосуставный манипулятор. Обработка визуальной информации, вы­ работка решений и управляющих импульсов к руке и обучение производится с помощью ЭВМ NEAC-3100 (оперативная память

на рис. 194.

Манипулятор приводится в движение гидравлическим серво­ двигателем, управляемым шаговыми двигателями. Высота плеч робота 1400 мм, расстояние от плеч до концов пальцев 1000 мм. Манипулятор имеет шесть степеней свободы (три на сгибание и три на вращение). Пальцы руки оснащены тактильными датчи­ ками, определяющими прикосновение к предмету. По числу сте­ пеней свободы и расстояниям между суставами рука робота на­ поминает человеческую.

При конструировании робота особое внимание уделялось его приводным механизмам и форме и характеру движения отдельных звеньев. Пальцы манипулятора сделаны сменными применительно к различным выполняемым задачам. Каждый палец снабжается индивидуальным двигателем, что позволяет контролировать положение и силу нажатия пальцев. По выходному напряжению потенциометров, связанных с двигателями пальцев, могут быть определены размеры захваченного пальцами предмета. Тактильные датчики, представляющие собой по существу контакты реле,

устанавливаются на верхней, нижней, наружной и внутренней сторонах пальцев, на концах пальцев п между пальцами.

Управление рукой осуществляется блоком EHOS, выбираю­ щим из набора основных программ требуемые. В набор основных программ входят программы, определяющие изменение углов поворота суставов, изменение координат пространственного по­ ложения, сжатие и разжимание пальцев. Две из программ изме­ нения координат связаны с изменением положения суставов на

Рис. 194. Блок-схема разум­ ного робота ETL:

в и д е о с и г н а л ; — п р о е к т о р ; 5— у п р а в л е н и е л у ч о м с в е т а ; 6 —

л у ч с в е т а ; 7 — а н а л о г о - ц и ф р о ­ в о й п р е о б р а з о в а т е л ь ; 8 — б л о к о п р е д е л е н и я ц в е т а о б ъ е к т а ; 9 —

б л о к о б н а р у ж е н и я р е б р а п р е д ­ м е т а и с л е ж е н и я ; 10 — б л о к и з м е р е н и я р а с с т о я н и я ; 11 —

р а с п о з н а в а н и е п р е д м е т а и в ы ­

б о р з н а ч е н и й п а р а м е т р о в ; 1 2 — ЭВМ; /«3 — / 4 — б л о к и п о д п р о ­

г р а м м а у п р а в л е н и я р у к о й с о о т ­ в е т с т в е н н о ; 15 — г и д р а в л и ч е ­ с к и й м а н и п у л я т о р ; 16 — т а к ­

т и л ь н а я и н ф о р м а ц и я

заданные значения и две — с перемещением суставов таким обра­ зом, чтобы обеспечить правильное положение и направление концов пальцев. Основные программы обеспечивают выполнение различных элементарных движений и являются подпрограммами, используемыми блоком EHOS при составлении рабочих программ последовательностей сложных движений.

Требуемое положение руки может быть задано или в абсо­ лютных координатах (в рабочем пространстве манипулятора) или в приращениях относительно положения руки в рассматривае­ мый момент. Введение тактильных датчиков увеличивает возмож­ ности манипулятора (рука начинает активно искать требуемый предмет).

Простейшие подпрограммы системы управления манипулятором подобны инструкциям ЭВМ. Они преобразуют координаты руки робота в углы и вырабатывают сигналы для управления серво­

370