9.2. Позиционные системы программного управления

При использовании таких систем предполагается, что приводы манипулятора ПР позволяют организовать позиционирование по каждой степени подвижности q_i не только в крайних, но и в промежуточных точках. По этой причине обобщенные координаты становятся дискретными q‾_i и для захвати становятся доступными как внешние, так и внутренние точки рабочей зоны. Эти точки можно пронумеровать и задавать последовательности требуемых значений Q_j в виде последовательностей номеров {R_j} соответствующих позиций.

Структура системы управления позиционного типа приведена на рис. 9.2. В отличие от цикловой, она дополнительно содержит память дискретных позиций q‾_i по каждой степени подвижности (i = 1, 2, ..., n) и связанный с нею блок дискретного позиционирования, образующий совместно с приводами, звеньями и датчиками манипулятора следящую систему по отработке точек позиционирования. Эта система содержит также отдельный блок переключения технологического оборудования.

Рис. 9.2

Как и на рис. 9.1, затемненные стрелки показывают путь информации при программировании ПР, светлые - при воспроизведении программы, а заштрихованные - при программировании и при воспроизведении. Датчики звеньев манипулятора связаны с блоком дискретного позиционирования, что необходимо при слежении, и с памятью позиций, что необходимо для формирования информации о желаемых точках позиционирования.

Программирование системы управления в данном случае осуществляется с использованием метода обучения. В режиме обучения человек-оператор с пульта управления воздействует на блок дискретного позиционирования и последовательно выводит каждое звено в требуемые точки позиционирования рабочей зоны. Автоматически появляющаяся при этом на выходах датчиков манипулятора информация о положении звеньев в виде значений q‾_i фиксируется в памяти позиций. В целом эта процедура аналогична установке механических упоров в работах циклового типа.

После фиксации всех позиций q‾_i в память последовательности заносится определяемая программой работы ПР последовательность номеров точек позиционирования R_j и соответствующие значения Q_тj, определяющие режимы работы ТО. В память временных интервалов заносятся соответствующие значения Δt_j.

Следует отметить, что данный метод программирования с обучением, основанный на разделении информации о точках позиционирования и о последовательности этих точек, не является единственным. Действительно, если память последовательности и память позиций объединить, то появится возможность при обучении сразу запоминать совокупность тех значений q‾_i, которые определяют требуемые точки позиционирования захвата. Такой метод упрощает процесс программирования и сводит его по существу к обучению, поскольку теперь достаточно провести захват только через последовательность точек позиционирования и зафиксировать с пульта нужные состояния (более подробно суть данного процесса рассмотрена в 9.3). Однако объем памяти при этом, как правило, возрастает, поскольку в общем случае приходится запомнить все циклически повторяющиеся участки последовательности точек позиционирования.

В режиме отработки схема управления, показанная на рис. 9.2, работает так, что извлекаемые из памяти последовательности номера R_j точек позиционирования поступают на адресные входы памяти позиций. В результате из этой памяти считываются соответствующие значения дискретных координат q‾_ij, которые отрабатываются блоком дискретного позиционирования. Одновременно с этим из памяти последовательности считываются значения Q_тj, включающие ТО в предписанные режимы. Считываемые значения временных интервалов Δt_j настраивают временное устройство. Переключение блока управления переходами происходит после срабатывания временного устройства при условии, что работа блока позиционирования окончена, т. е. очередное звено отработало заданную позицию и датчики ТО находятся в требуемом состоянии.

Следует отметить, что блок дискретного позиционирования может вести отработку заданных позиций как последовательно звено за звеном, так и параллельно, когда все звенья отрабатывают свои перемещения одновременно. Для организации параллельного режима необходимо последовательности единичных команд, определяющих действия отдельных звеньев, объединять в кадры. Кадр, в свою очередь, включает совокупность таких единичных операций, которые образуют законченное движение, например, реализуют перемещение захвата в точку S_j рабочей зоны путем одновременной отработки всех звеньев манипулятора.

Кадры могут объединяться в подпрограммы, выполняющие какие-то небольшие, но законченные действия промышленного робота.

То обстоятельство, что позиционная система управления, включающая цикловую как частный случай (q‾_i ∈ {q_iн, q_iк}), может работать с различными манипуляционными и приводными системами, определяет целесообразность ее реализации в виде универсального управляющего модуля. Именно по модульному принципу построено устройство ЕСМ-020, предназначенное для управления манипуляторами с электрическими и гидравлическими приводами, имеющими до 8 одновременно управляемых степеней подвижности. Электронная память этого устройства рассчитана на 512 команд, но может быть увеличена до объема, хранящего 4096 команд. При обучении допускается формирование кадров переменной длины.