Метод разбиения на группы для построения системы управления робототехнического комплекса на базе сдвигающих регистров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Метод разбиения на группы для построения системы управления робототехнического комплекса на базе сдвигающих регистров

К.С. Чудина, Н.А. Кулешова

E-mail: ksenya.chudo@mail.ru

Аннотация

робототехнический манипулятор пневматический циклограмма

В статье предложен подход к разработке системы работы робототехнического комплекса (РТК) на базе переключающихся регистров, обеспечивающего управление манипуляторами с пневматическим приводом по заданной циклограмме.

Ключевые слова робототехнический комплекс, циклограмма, тактовые модули.

Annotation

The purpose of this paper is to develop a system of the robotic system on the basis of the switching of the registers that control the manipulators with pneumatic actuator for a given mission profile.

Keywords: robotic system, cyclogram, clock modules.

Робот (robot): Приводной механизм, программируемый по двум и более осям, имеющий некоторую степень автономности, движущийся внутри своей рабочей среды и выполняющий задачи по предназначению.

Робот включает систему управления и интерфейс системы управления. ГОСТ Р ИСО 8373-2014 Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения.

Робототехнический комплекс (РТК) - Система, включающая роботов, рабочие органы роботов, а также машины, оборудование, устройства и датчики, поддерживающие роботов во время работы.¹

Выполнение роботом-манипулятором запрограммированных действий, направленных на достижение определенной цели, открывает широкие перспективы использования их в различных областях промышленности. Роботизированные механизмы можно использовать как основное техническое оборудование. Уже стало привычным применение роботов для сварки, для укладки на паллеты, так же они широко применяются для процессов сварки, перемещения изделий, мех обработки, окраски, сборки и т.д. Их универсальность позволяет произвести автоматизацию практически любых операций, выполняемых человеком. При этом качество работы, произведенной с применением роботизированного механизма, станет на порядок выше из-за отсутствия человеческого фактора.

В области современной робототехники широкое распространение получили роботы-манипуляторы с программным управлением, применение которых позволяет повысить быстродействие исполнительных элементов комплекса и, как следствие, производительность комплекса в целом при условии неснижаемой точности позиционирования Наземцев А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы в 2-х частях. М.: Форум, 2007 и, соответственно, выполнения технологических процессов, а также надежности функционирования комплекса и его элементов.

В связи с этим создание робототехнического комплекса, обеспечивающего управление манипуляторами, имеет высокую значимость, обусловленную повышением точности выполнения законов управления² исполнительными элементами комплекса, что позволяет повысить производительность технологических процессов производства при условии обеспечения требований рабочей документации к созданию и эксплуатации выпускаемой продукции.

Однако, существующие роботы-манипуляторы не позволяют обеспечить полную автоматизацию процесса работы в агрессивных условиях производства.

Описание работы робототехнического комплекса на базе сдвигающих регистров.

Рассмотрим робототехнический комплекс предназначенный для схвата детали и передачи ее в другую рабочую зону. Данный РТК включает в себя 2 робота, каждый из которых имеет 5 степеней свободы.

W=6n-(5P₁+4Р₂+3Р₃+2Р₄+1P₅) (1)

W=6*5-(5*5+4*0+3*0+2*0+1*0)=30-25=5

W=5

Первый робот осуществляет следующие движения: подъем, поворот, выдвижение и схват. Второй робот осуществляет движения - подъема, выдвижения, горизонтального перемещения и схвата.

Рис. 1. Общий вид РТК

Конструкция данного РТК, обеспечивающего управление манипуляторами по заданному закону управления исполнительными элементами системы комплекса имеет ряд преимуществ для работы в агрессивных средах:

· пожаровзрывобезопасность;

· высокая надежность;

· работа при высоких температурах;

· низкая стоимость;

· неподверженность радиации;

· простота в обслуживании.

Представленный робототехнический комплекс работает по заданной циклограмме в зависимости от технологического процесса. Циклограмма представляет собой последовательную смену фиксированных положений выходных звеньев исполнительных механизмов. Крайние положения фиксируются при помощи путевых выключателей. Информация о состоянии исполнительных элементов установки обрабатывается элементами логико-вычислительной подсистемы, на выходе из которой формируется управляющий сигнал на выполнение очередного рабочего шага. Наземцев А.С. Пневматические приводы и средства автоматизации. М.-Форум. 2004.-235с.

Рис.2. Циклограмма работы представленного РТК

Для наглядного описания хода технологического процесс используются буквенные обозначения:

Таблица 1. Ход технологического процесса.

В представленной разработке используются следующие методы, в связи с их простотой и удобством. Наземцев А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы в 2-х частях. М.: Форум, 2007

Хронологическая форма записи.

Рабочий цикл системы представлен в словесной форме с разбиением на шаги и указанием рабочего исполнительного элемента, выполняющего каждый шаг.

На основе хронологической формы записи формируется арифметическая форма записи для данного РТК.

Для составления рабочей циклограммы необходимо использовать метод разбиения на группы, так как данный метод позволяет свести к минимуму любые ошибки.

Под группой понимают некоторую часть единичного цикла работы , в которой объединяют максимальное число последовательных шагов, не содержащих противоположных действий одного и того же исполнительного элемента.

Так предварительно пользуемся арифметической формой записи, представленной на рисунке 3, с учетом представленного РТК, в основу которого входят 7 цилиндров:

Рис.3. I этап - арифметическая форма записи

Следующее действие - разбиваем на группы:

Рис.4. II этап - разбиение на группы

В итоге общий вид записи для рабочей циклограммы принимает вид:

Рис.5. III этап - общий вид записи циклограммы

Для составления пневмосхемы используются переключающие регистры.

Переключающие регистры представляют собой блоки тактовых модулей, которые позволяют активизировать выходы последних строго поочередно. В один и тот же момент времения может быть активным только один из модулей.

Для данного РТК используются модули типа А, В, С.

Тактовый модуль типа А и В состоят из следующих типовых элементов:

- триггер;

- нормально закрытый бистабильный 3/2 пневмораспределитель;

- нормально закрытый моностабильный 3/2 пневмораспределитель;

- логический пневмоклапан «ИЛИ»;

- канал входа Х;

- канал выхода А;

- шины питания Р;

- шины выхода на исходный элемент L.

Модули типа А и В представлены на рисунке 4.

Рис.6. Типовые тактовые модули А и В

Канал Р служит для подвода сжатого воздуха к триггеру и подключается к источнику питания. Входной канал Y_nпредназначен для включения модуля, а выходной - Y_n+1 - для выключения последующего. Через входной канал Z_n+1 осуществляется отключение данного модуля при активизации последующего, выходной канал Z_n подает сигнал на отключение предыдущего модуля при активизации данного. По сигналу на внешний вход канала L модуль принимает исходное положение.

Тактовый модуль типа С, представленный на рисунке 5, используется для выполнения шагов, не требующих отключения предыдущего модуля в регистре.

Рис.7. Типовой тактовый модуль С

При использовании модулей типа С следует придерживаться следующих правил:

· Первый шаг в любой группе, кроме последней, выполняется от модуля типа А, последующие - от модулей типа С;

· В последней группе первый шаг выполняется от модуля типа В, последующие - аналогично - от модулей типа С.

На основе представленных и изученных материалов составляется пневмосхема данного РТК.

Рис.8. Пневматическая схема РТК

Вывод

Таким образом, при составлении схемы управления с использованием сдвигающих регистров можно быстро перенастроить работу РТК на другую циклограмму работы, что значительно сократит время эксплуатации данной системы.

Список литературы

1. Румянцева А.Н. Основы гидравлики и гидропривода. Гидравлические и пневматические системы. Учебн. Пособие. - М.:ООО «Техполиграфцентр», 2006 . - 235 с.

2. Гидравлические агрегаты и приводы систем управления. Информационно-справочное пособие под ред Редько П.Г. М.: ООО Лита. 2004.-472 с.

3. Наземцев А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы в 2-х частях. М.: Форум, 2007

4. Наземцев А.С. Пневматические приводы и средства автоматизации. М.-Форум. 2004.-235с.

5. Промышленные роботы и манипуляторы с ручным управлением, каталог, ВНИИТЭМР, Москва

6. ГОСТ Р ИСО 8373-2014 Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения.

Размещено на Allbest.ru