Основы мехатроники

Рисунок .1 – Взаимодействие основных частей манипулятора и управляющего устройства
Управляющее устройство вырабатывают сигналы на блок управляющей автоматики. Этот блок усиливает сигнал и преобразует в ту форму, которая необходима для движения привода, а он приводит в движение определенное звено механизма манипулятора, а затем и сам рабочий орган. В простых системах программного управления датчики всех групп могут отсутствовать. В этом случае положение звеньев манипулятора не измеряется, а задается по упорам. Датчики могут отсутствовать в системах с шаговым приводом. Со следящим приводом 2 и 3 группы система имеет датчики с обратной связью.
1 группа датчиков относится к датчикам очувствления. Обычно они устанавливаются на программные роботы, чтобы повысить их точность и надежность. С пульта ручного управления осуществляют ввод программы и настройку. Туда же поступают сигналы о выполнении различных движений робота, о нарушениях и отказах. На УУ могут поступать сигналы от датчиков, которые являются внешними по отношению к роботу. УУ робота может быть связано с ЭВМ, координирующей работу нескольких единиц оборудования. ЭВМ находится на более высоком иерархическом уровне, на следующем уровне управления. Многоуровневая система управления характерна для ГПС.
Движения робота задаются управляющей программой (УП), которая вводится в устройство управления через пульт. Это совокупность команд, которые должен выполнить робот. Команды чаще всего выполняются в одной последовательности, что определяет жесткую программу. Если предусматривается изменение последовательности выполнения команд в зависимости от поступившего сигнала, то программа обладает гибкостью. Для робота важным требованием является перепрограммируемость системы управления. Робот должен иметь средства ввода или набора программ. Процесс составления управляющей программы, ее ввод и отладка называется процессом программирования робота. При работе робот действует в соответствии с управляющей программой.
Цикловое программное управление самое простое. Программируется только последовательность команд и определяется только вид движений, а крайние их положения задают на звеньях манипулятора. Цикловое программное управление состоит из двух основных блоков, которые запоминают программу и обеспечивают поэтапный ввод команд. Это программаторы со штекерной панелью. На панели имеется прямоугольная сетка отверстий (строки – команды, столбцы – номера этапов). Программирование выполняется штекерами, которые вставляются в отверстие. Их роль – создавать в отверстиях электрическое соединение цепей системы управления. Такая панель являются громоздкой, но зато видна вся программа.
Имеется панель программатора с многопозиционными переключателями. Для каждого этапа команда набирается за счет включения позиции. При цикловом программном управлении последовательность команд создается по этапам. После выполнения одной команды сразу выполняется следующая команда. Однако можно управлять и по времени. Такая система программирования приспособлена для того случая, когда позиционирование подвижных частей манипулятора выполняется по упорам либо по времени.
Рассмотрим пример, когда робот–перекладчик имеет три степени подвижности и, соответственно, три привода на манипуляторе. Четвертый привод имеет схват манипулятора. На схеме показана определенная последовательность движений для манипулятора, который работает в цилиндрической системе координат: R, z, φ. Исходное положение манипулятора: рука втянута и находится напротив заготовки (место для ее захвата). Выдвижение руки вперед, опускание, захват заготовки (позиция В), подъем схвата, рука втягивается, поворот в сторону пресса (по часовой стрелке), выдвижение руки, опускание руки, раскрытие схвата для освобождения заготовки, которая попадает прямо в штамп (позиция А). Далее в обратном порядке, к исходному положению перед захватом следующей заготовки.
Совершается определенный цикл, определяемый последовательностью движений манипулятора, которые привели его к исходному положению. Части цикла называются его этапами. При поочередном выполнении движений на каждом этапе работает только один привод и изменяется только одна координата. Однако для сокращения времени цикла может оказаться целесообразным на некоторых этапах одновременно выполнять движение по двум или нескольким координатам, т.е. совмещать движения во времени, если система управления роботом позволяет. В цикле возможно, что система управления роботом выдаст сигнал на включение пресса, после того как манипулятор выложит заготовку в штамп, а сам выйдет из штампового пространства.