HPIM0803

5. Sterowanie robotów przemysłowych — układów sterować

Podstawową, najbardziej rozpowszechnioną metodą programowania _ro botów jest programowanie przez nauczanie.

Układy sterowania programowane przez nauczanie wymagają od progrj misty ręcznego lub mechanicznego przemieszczania manipulatora wzdłuż żąd₃J nego toni i wprowadzenia go do pamięci układu sterowania. W literaturze metodJ ta jest określana jako teach-by-showing lub teach-in. Podczas programowania robota metodą uczenia jest on przemieszczany wzdłuż zadanej trajektorii w celu zapisania jej do pamięci układu sterowania.

Metodę tę można podzielić na:

-    programowanie dyskretne,

-    programowanie ciągle.

Podczas programowania dyskretnego wykorzystuje się sterów-nik ręczny (TP-teach pendant) do sterowania silnikami wykonawczymi robota w celu mechanicznego prowadzenia robota przez szereg punktów w przestrzeni. Każdy punkt jest wczytywany do pamięci układu sterowania w celu później, szego odtworzenia całego toru podczas cyklu pracy. Spośród wszystkich metod programowania robotów programowanie dyskretne jest obecnie najbardziej rozpowszechnione. Znaczna liczba zastosowań robotów przemysłowych wymaga przemieszczeń manipulatora od punktu do punktu (PTP - point to point), które są właśnie programowane tą metodą. Dotyczy to na przykład takich zastosowań, jak przemieszczanie części, zakładanie przedmiotów na maszyny*technologiczne i ich wyjmowanie po obróbce oraz zgrzewanie punktowe.

Programowanie ciągłe (CP - continuous path) jest stosowane tam, gdzie są wymagane płynne ruchy ramienia robota wzdłuż toru będącego skomplikowaną krzywą. Najczęściej spotykanym przykładem tego rodzaju zastosowania robota jest malowanie natryskowe, podczas którego kiść robota, z dołączonym do niej pistoletem do malowania stanowiącym efektor, musi wykonać płynne, regularne ruchy w celu równomiernego pokrycia całej malowanej po-wierzchni. Podczas programowania ciągłego programista ręcznie przemieszcza ramię robota (i efektor) wzdłuż żądanego toru. Jeżeli robot jest zbyt duży i ciężki, aby można go było przemieszczać ręcznie, wykorzystuje się często specjalne urządzenie {fantom) zastępujące rzeczywistego robota. To urządzenie charakteryzuje się taką samą geometrią jak robot, lecz jest łatwiejsze w manipulowaniu podczas programowania. Przycisk nauczania jest zwykle umieszczony w pobliżu kiści robota (lub modelu). Przycisk ten jest wciśnięty, gdy są wykonywane ruchy manipulatora, które mają być częścią programowanego cyklu pracy. Umożliwia to operatorowi (programiście) wykonywanie ramieniem robota dodatkowych ruchów, które nie będą zawarte w końcowym programie. Cały cykl przemieszczeń jest podzielony na setki, a nawet tysiące pojedynczych, położonych blisko siebie punktów wzdłuż toru. Punkty te są zapisywane w pamięci układu sterowania.

Układy sterowania programowane metodą uczenia pracują w dwóch trybach: uczenia i wykonywania programu. Tryb uczenia jest Wykorzystywany do 114 zaprogramowania robota, a tryb wykonywania do realizacji programu.

1.2.

Sterowanie w osiach dyskretnych

,pa urządzeń dwustanowych obejmuje pozycjonowane za pomocą zde-zespoły ruchu jednostki kinematycznej robota oraz większość stosowych obecnie chwytaków. Pod względem układu sterowania analogicznie r nkcjonuje część urządzeń zewnętrznych, stanowiących elementy obsługiwali przez robota lub współpracujące z nim przy jego obsłudze. Sygnalizatory fenu P^{racy robota lub} "ugiwanego procesu są także urządzeniami dwusta-_n0wymi-

Niektóre urządzenia robota lub urządzenia technologiczne mogą być trak-_wane jako zespoły urządzeń dwustanowych. Typowym przykładem jest nume-_cznie pozycjonowany zespół ruchu z siłownikiem hydraulicznym i trójpołoźe-j_0Vvym zaworem rozdzielającym, charakteryzujący się trzema stanami pracy: flchem w dwóch kierunkach oraz zatrzymaniem (przez odcięcie obu komór siłownika). Dla układu sterowania zespół ten jest równoważny dwóm urządzę-^dwustanowym.

Zadania sterowania związane z pozycjonowaniem zespołów ruchu o tylko ^óch stabilnych położeniach są trywialne i sprowadzają się do przedstawionych już zadań przełączania urządzeń dwustanowych. Kształtowanie charaktcry-_styk ruchu takich zespołów nie wykracza z reguły poza ograniczanie maksymalnych wartości prędkości i przyspieszeń i jest dokonywane na ogół w samym układzie napędowym (rozdz. 6), nie powodując wzrostu złożoności układu ste-

iowania.

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 zespołami ruchu pozycjonowanymi w całym zakresie przemieszczeń I jest bardziej złożone niż sterowanie napędów dwustanowych. Oczywiście układy napędowe tych zespołów muszą zapewnić możliwość osiągania stabilnych położeń w dowolnych punktach całego zakresu przemieszczeń. Napędy spełniające to wymaganie są nazywane serwonapędami, tzn. układami programowej lub oadążnej regulacji położenia. Cechą charakterystyczną większości urządzeń tej klasy jest możliwość takiego kształtowania ruchu, że prędkość przemieszczania jest funkcją ciągłą różnicy położeń: aktualnego i zadanego, przynajmniej w pewnym otoczeniu zerowej wartości tej różnicy.

115