Робототехника в промышленности

В состав информационной системы здесь входят подсистема восприятия среды, подсистема связи, подсистема планирования, эффекторная подсистема, а также информационный блок «Модель среды». Представленная схема функционирует следующим образом. Сигналы с датчиков преобразуются, кодируются, фильтруются блоком обработки данных и с помощью блока анализа объектов и сцен определяются необходимые параметры рабочих действий.

При анализе информации используется модель среды в виде математической модели о рабочей сцене, которая уточняется с помощью подсистемы связи. Полученная информация используется на исполнительном, тактическом и стратегическом уровнях. Эти движения реализуются рабочим механизмом (манипулятор, транспортная тележка). Функциональные возможности промышленных роботов (ПР), их динамическая точность, надежность и быстродействие в значительной мере определяются видом и составом информационно-измерительной и управляющей системы (ИИУС), в состав которой, в зависимости от характера решаемых задач и функциональных особенностей, могут входить различные наборы датчиков, т.е. образуется так называемая система очувствления промышленных роботов.

Информация, поступающая с различных сенсорных устройств, используется в системе управления робота для обнаружения и распознавания объектов внешней среды, построения цифровой модели, а также для управления движением робота и его манипуляторов при выполнении различных технологических операций.

Датчик представляет собой устройство, которое под воздействием измеряемой величины выдает эквивалентный сигнал (ток, напряжение, импеданс), являющийся однозначной функцией измеряемой величины.

Информационно-сенсорная система промышленного робота представляет собой набор датчиков, а также измерительных и вычислительных средств. Все датчики промышленных роботов могут быть разделены на две большие группы, рис. 4.2, внешние и внутренние подсистемы.

Рис. 4.2. Классификация датчиков промышленных роботов

Внешние подсистемы определяют положение робота в пространстве, его ориентацию, позу, параметры движения, усилия в исполнительной системе робота, силы взаимодействия со внешними объектами, а также определяют отдельные физико-химические свойства внешней среды. В эти подсистемы входят датчики перемещения (абсолютные и относительные): угол между звеньями манипулятора, угол поворота колес; датчики скорости: скорость вращения колес, гироскопы: угловые скорости, акселерометры: ускорение, датчики усилия: усилия приводов, сила реакции внешней среды. Внешние датчики, предназначенные для получения информации о внешней среде, включают:

–визуальные датчики (системы технического зрения), позволяющие роботу распознавать обстановку и предметы для контроля хода операции или непосредственно для регулирования ее выполнения с автоматическим принятием решения о необходимых действиях робота в распознанной обстановке;

–силовые или силомоментные сенсорные устройства, придающие манипулятору ощущение производимого комплекса усилий при работе в контакте с предметами, при этом измеряются действующие силы и моменты в плоской или в пространственной системе координат;

–локационные сенсоры, которые с помощью каких-либо излучателей дистанционно реагируют на приближение робота к внешним предметам, определяя направление на предмет, дистанцию до него и скорость приближения;

–тактильные системы, которые придают манипулятору свойство осязания при соприкосновении с какими-либо предметами;

–датчики температуры, обеспечивающие восприятие температуры окружающей среды и (или) объектов манипулирования;

–химические датчики.

–другие сенсорные системы очувствления робота и РТК для определения свойств внешней среды, контроля процессов, качества выполняемой работы, механизмов и устройств собственно робота и т.п.

Внутренние подсистемы (кинестетические датчики)-датчики обратной связи, предназначены для получения информации о координатах и усилиях в сочленениях манипулятора, к ним относятся:

–датчики линейных и угловых перемещений (потенциометры, сельсины, индуктосины, фотоэлектрические преобразователи и др.);

–датчики линейных и угловых скоростей (тахогенераторы, струйные и фотоэлектрические датчики, импульсные генераторы и др.);

–измерители сил и моментов в сочленениях (тензодатчики, пьезоэлектрические датчики) усилий, возникающих при взаимодействии робота с внешней средой, прикосновения, проскальзывания и т. д.

Сенсорные устройства робота могут воспринимать информацию на различных расстояниях от ее источника. По этому признаку сенсорные устройства делятся на сверхближние, ближние, дальние и сверхдальние (работающие вне рабочей зоны).

Сенсорные устройства сверхближнего действия используют для очувствления захватов и других частей манипуляторов, а также корпуса робота. Они позволяют фиксировать их контакт с объектами внешней среды (тактильные датчики), измерять усилия, возникающие в месте взаимодействия (силометрические датчики), фиксировать проскальзывание объектов

Сенсорные устройства ближнего действия обеспечивают получение необходимой информации в непосредственной близости от робота, но бесконтактным способом. К таким устройствам относятся локационные сенсоры захвата, неконтактные бамперы, различные дальномеры ближнего действия. Бесконтактные измерительные устройства технически сложнее контактных, но позволяют роботу выполнять задание с большей скоростью, заранее получать информацию о ближайших объектах и соответствующим образом корректировать свои действия.