1tom217

8. AUTOMATYKA I ROBOTYKA

^436

ochronnych, kontrola wymiarów, montaż, malowanie, a nawet składanie p_ros, mechanizmów itp. Roboty II generacji, rozpoznające przedmioty, montują np. odkurz' w ciągu 2 min, samochody itp., pracują często w zespołach. Roboty III generacji sa^ określają strategię postępowania w sytuacjach zawierających elementy nieokreślona^ (ang. Fuzzy logie — logika rozmyta) i nowości.

8.8.2. Kinematyka manipulatorów

Manipulator pod względem mechanicznym jest tzw. łańcuchem kinematycznym [jj v. 8.38: 8.40]. Połączenie dwóch sztywnych ogniw łańcucha kinematycznego stanowi nur kinematyczną, o klasie odpowiadającej liczbie nałożonych więzów (ciało swobodne ma 6 stopni swobody). Ruchliwością W mechanizmu jest nazywana liczba stopni swobody obliczona względem podstawy. Jest ona równa liczbie niezależnych napędów koniecznych dla uzyskania jednoznacznego ruchu manipulatora

W— 6(n— 1)— X i_Pl

i- 1

gdzie: i — klasa pary kinematycznej; _Pi — liczba par kinematycznych o i więzach: n — liczba członów połączonych w pary.

W manipulatorach stosuje się prawic wyłącznie pary klasy 5, czyli z jednym stopniem swobody (obrót lub przesuw). Do realizacji ruchów regionalnych wystarczą trzy stopnic swobody. W zależności od zastosowanych połączeń (rys. 8.30), obrotowych (A, B. C) lub przesuwnych (X, Y, Z), uzyskuje się różne kształty przestrzeni roboczej. Manipulatory rcdundancyjne (o większej niż 6 liczbie stopni swobody), np. typu „trąba słonia”, stosuje się do wykonywania czynności w miejscach o utrudnionym dostępie, np. w powyginanych rurociągach albo za półprzegrodami itp.

Rys. 8.30. Kinematyka manipulatorów: a) przestrzenie robocze: b) schemat kinematyczny robota X_R, Y_r. Z_R — pary przesuwne działające we współrzędnych z. y, ~ C_R, B_R, A_l. — obrotowe pary kinematyczne

8.8.3. Systemy sterowania robotów

Systemy sterowania robotów mają strukturę hierarchiczną. Najniższą warstwę ^stani?_t''ys serwomechanizmy. Nad nią jest warstwa koordynacji ruchów i kolejno: '^vais^,ja wyznaczania (programowania) trajektorii, warstwa adaptacji, warstwa rozpozna'*'

Hinia sytuacji, otoczenia, przedmiotów). Zadania stojące przed warstwami wyższymi (^Podstawowej wykonuje mikrokomputer robota (rys. 8.3la). Inteligentny system °° o_%vania robota przedstawiono na rys. 8.31b.

^Stef\V robotach najprostszych stosuje się proste napędy i sterowanie logiczno-sekwencyj-

sy

nalów potwierdzających zakończenie etapów ruchu. Znane są tylko współrzędne nktów początkowego i końcowego, a trajektoria ruchu jest bliżej nieokreślona. Jest to Pp sterowanie PTP (ang. Point to Point). Zakres przesunięć najprymitywniej ustawia się _nn zderzakami.

W robotach z serwomechanizmami sterowanymi przez mikrokomputer robota stosuje sie sterowanie MP (ang. Multi Point), w którym trajektoria jest podzielona na wiele krótkich odcinków przebywanych metodą PTP. Przy dużej liczbie punktów pośrednich efekty sterowania są podobne jak przy sterowaniu ciągłym CP (ang. Continuos Path). Realizacja zadanej trajektorii ruchu jest określona co do geometrii i prędkości jej odtwarzania.

X10, Mo

> no i-;-1

——-5>j Serwomechanizm 1 L

x₁

Mikro

komputer

robota

*No, ^VHO

Serwomechanizm N

x_N

Rys. 8.31. Systemy sterowania robotów: a) standardowy ; b) inteligentny x,...x_So i    wartości zadane

położeń i prędkości; N liczba serwomechanizmów

b) Baza reguł sterowania w poszczególnych sytuacjach

Fuzzy Set (zbiór funkcji ujmujących warianty nieokreśloności)

	---\Mgorytm sterowania		•-
Interfejs		Manipulator robota		Interfejs
wejściowy				wyjściowy

o zmi_e^le^^{tem re}§^u'^acji^w układzie z modelem odniesienia (rys. 8.32b)jest serwomechanizm na śred P^arametrach CSZP), w którym regulatory R_x, R_v, R, nastawiono optymalnie dy_narn-P^{le wa}rtości parametrów' obiektu. Model odniesienia MO modeluje pożądaną nastaw- ^serworncchanizmu; może on być bardzo prosty, np. człon oscylacyjny II rzędu °ćchvie°ⁿ'^{V na sz}ybki przebieg bez przeregulowań. Regulator dodatkowy RD niweluje Sj ^n,a serwomechanizmu SZP y-tej osi robota od wielkości pożądanej w_d. obejmuj °^mech^anizm z modelem odwrotnej dynamiki robota (MODR) (rys. 8.32c) °raz _rJp ^Wszystkie osie naraz. Zadanie obliczania zadanych momentów napędowych 'Yielu obr ^3Cji- ^sP^rzę^żeń zwrotnych (R_v i RJ jest bardzo złożone i wymaga wykonywania ^^anow_a ^{1C?cń z} dużą dokładnością, dlatego wykonuje je specjalny mikrokomputer 1. ^me trajektorii i koordynowanie napędów wykonuje mikrokomputer 2.

Najnowsze roboty są wyposażone w system TPC (ang. Tools Point Centre) sterowania położeniem narzędzia. Polega on na tym, że jednorazowo zapamiętuje się dwa komplety Współrzędnych manipulatora naprowadzonego na wybrany punkt przestrzeni wybranym Punktem głowicy (1) i wybranym punktem narzędzia (2). Na podstawie tych danych oraz konstrukcyjnych narzędzia wprowadzonych do pamięci komputera robota, uczą się wszystkie potrzebne położenia narzędzia, p ^^'otfochanizmy robota (np. na rys. 8.32a) powinny działać bez przeregulowań, p_a ^yzyJⁿjc i szybko. Jest to zadanie bardzo trudne ze względu na znaczną zmienność gnj ^metrów poszczególnych osi manipulatora, powodowaną ruchem innych osi, np. Abv ^mom,^entu bezwładności czy składowych siły ciężkości mogą dochodzić do 100%. ■ K^S^^rostać temu zadaniu, stosuje się serwomechanizmy z modelem odniesienia lub ^ nięto-otwartc (ang. feed-forward).