P1080236

5. Sterowanie robotów przemysłowych

3.    Sterowanie w osiach pozycjonowanych płynnie lub numerycznie - sterowanie zespołami ruchu pozycjonowanymi w całym zakresie przemieszczeń.

4.    Sterowanie wejść i wyjść technologicznych — koordynacja działania podsystemów składowych stanowiska pracy robota.

5.    Ustalenie kolejności dalszego działania po wykonaniu określonego fragmentu pracy w zależności od wartości sygnałów stanu obsługiwanego procesu, obiektu manipulacji lub robota.

5.1.1. Reagowanie na działalność operatora

Reagowanie na działalność operatora umożliwia ręczne sterowanie napędami oraz wprowadzanie i zapamiętanie programu działania robota - czyli programowanie robota.

Programowanie robota przemysłowego polega na nauczeniu go cyklu pracy, jaki ma później wykonywać. Znaczna część programu jest przeznaczona na opis trajektorii ruchu, wzdłuż której robot ma przemieszczać części lub narzędzia z jednego punktu w przestrzeni roboczej do drugiego. Ruchy, które robot musi przy tym wykonać, są często nauczane przez zapamiętanie odpowiednich przemieszczeń i zapisanie ich do pamięci jego układu sterowania. Jednak są także inne części programu, które nie opisują ruchu robota. Te elementy programu obejmują interpretację danych pochodzących od czujników, uruchamianie efektora, którym jest chwytak lub narzędzie, wysyłanie sygnałów do innych elementów wyposażenia stanowiska pracy, odbieranie danych od innych urządzeń oraz prowadzenie obliczeń.

Układy sterowania programowane metodą uczenia pracują w dwóch trybach: uczenia i wykonywania programu. Tryb uczenia jest wykorzystywany do zaprogramowania robota, a tryb wykonywania do realizacji programu.

5.1.2. Sterowanie w osiach dyskretnych

Grupa urządzeń dwustanowych obejmuje pozycjonowane za pomocą zderzaków zespoły ruchu jednostki kinematycznej robota oraz większość stosowanych obecnie chwytaków. Pod względem układu sterowania analogicznie funkcjonuje część urządzeń zewnętrznych, stanowiących elementy obsługiwane przez robota lub współpracujące z nim przy jego obsłudze. Sygnalizatory stanu pracy robota lub obsługiwanego procesu są także urządzeniami dwustanowymi.

Niektóre urządzenia robota lub urządzenia technologiczne mogą być traktowane jako zespoły urządzeń dwustanowych. Typowym przykładem jest numerycznie pozycjonowany zespół ruchu z siłownikiem hydraulicznym i trójpołożeniowym zaworem rozdzielającym, charakteryzujący się trzema stanami pracy: ruchem w dwóch kierunkach oraz zatrzymaniem (przez odcięcie obu komór siłownika). Dla układu sterowania zespół ten jest równoważny dwóm urządzeniom dwustanowym.

Zadania sterowania związane z pozycjonowaniem zespołów ruchu o tylko 118 dwóch stabilnych położeniach są trywialne i sprowadzają się do przedstawionych już zadań przełączania urządzeń dwustanowych. Kształtowanie charakterystyk ruchu takich zespołów nie wykracza z reguły poza ograniczanie maksymalnych wartości prędkości i przyspieszeń i jest dokonywane na ogół w samym układzie napędowym (rozdz. 7), nie powodując wzrostu złożoności układu sterowania.

Do sterowania każdego urządzenia dwustanowego wystarcza pojedynczy sygnał binarny: jedna jego wartość wymusza stan włączenia, druga - wyłączenia. Zmiany sygnałów (wyjść) są wymuszane przez tę część układu sterowania, która ustala porządek i rytm kolejnych kroków działania robota zgodnie z założeniami przyjętymi w trakcie programowania. Sygnały wyjściowe muszą być ponadto wzmacniane energetycznie oraz poddawane dodatkowym zabiegom, np. zabezpieczeniu przed wprowadzeniem przez nie zakłóceń z urządzeń zewnętrznych do układu (optoizolacja).

5.1.3. Sterowanie w osiach pozycjonowanych płynnie

Sterowanie prędkością i przemieszczeniami członów robota pozycjonowanych płynnie odbywa się z zastosowaniem serw o napędów, będących układami programowej lub nadążnej automatycznej regulacji położenia. Cechą charakterystyczną serwonapędó w jest możliwość takiego kształtowania mchu, by prędkość przemieszczania była funkcją ciągłą różnicy położeń: aktualnego i zadanego, przynajmniej w pewnym otoczeniu zerowej wartości tej różnicy.

W układach sterowania nowszych generacji można określić trzy rodzaje zadam

sterowanie pozycjonujące,

. — sterowanie pozycjonująco-s iłowe,

^— ■ sterowanie impedancyjne.

Sterowanie pozycjonujące

W sterowaniu pozycjonującym (lub pozycyjnym), będącym podstawowym zadaniem sterowania robotów, ze względu na charakter zmian wartości zadanej wyróżnia się dwa typy regulacji położenia:

' - przestawianie.

J^nadążanie.

Przestawianie (rys. 5.1) jest typowe dla pozycjonowanych zespołów ruchu jednostek kinematycznych robotów o sterowaniu punktowym i może być realizowane przez serwonapędy przełączalne lub impulsowe. Charakteryzuje się ono wymuszaniem następnej wartości zadanej dopiero po uzyskaniu, z określoną dokładnością, poprzedniej wartości zadanej.

\Bpnwencjona 1 nyc h zastosowaniach wymaga się (rys. 5.1), aby dla dowolnych skokowych zmian wartości zadanej Ax. z zakresu dopuszczalnego, po czasie t_r\ lub tn, zwanym czasem regulacji, różnica między aktualną wartością a zadaną r, nie przekraczała co do wartości bezwzględnej pewnej ustalonej wartości £,, zwanej odchyłką statyczną regulacji położenia.

119