Система управления промышленными роботами
Система управления промышленными роботами воспринимает от человека задание на работу, запоминает его, формирует логическую последовательность операций, выдает управляющие команды на рабочий орган — манипулятор робота и осуществляет контроль за ходом выполнения этих команд. Основное назначение системы управления — обеспечение автоматической работы манипулятора в соответствии с заданной программой, осуществление связи и синхронизации между действиями робота и обслуживаемого им оборудования, а также контроль за рабочей зоной робота.
В принципе современный этап робототехники можно охарактеризовать как этап разработки, исследования и накопления управляющих алгоритмов. По гибкости управляющего алгоритма и уровню своего «интеллектуального» развития промышленные роботы принято делить на три поколения.
Роботы 1-го поколения работают по жесткой заданной программе. Эти роботы не способны воспринимать внешнюю по отношению к ним информацию об ориентации детали, ее размерах, массе, усилии зажима. Их реакцию всегда можно заранее предсказать, так как они не способны адаптироваться к изменяющейся внешней среде. Такие роботы можно использовать только на сравнительно простых транспортно-погрузочных или технологических (окраска, гальванопокрытие, сушка) операциях. Роботы 1-го поколения имеют электромеханическую систему перемещения, механическую память и программу управления (специальные контактно-релейные или электронные схемы, универсальные контроллеры), разомкнутую систему регулирования без обратной связи, механические стопорные устройства и аналоговые преобразователи положения (высокоточные потенциометры) для определения координат. Роботы 1-го поколения имеют мало степеней свободы (обычно поворот в горизонтальной плоскости, линейное перемещение в вертикальной плоскости и вдоль своей оси, поворот вокруг своей оси и наклон в вертикальной плоскости); запоминающее устройство малой емкости (хранит программы, включающие не более 1024 движений), низкую надежность, а также требуют предварительного и постоянного ориентирования изделий для обеспечения их захвата или обработки.
Роботы 2-го поколения, или адаптивные, работают по гибкой программе, их реакция определяется не только состоянием робота, но и состоянием внешней среды, для чего они снабжены датчиками внешней информации: искусственным зрением, слухом, осязанием и другими устройствами, позволяющими выделять необходимую информацию об ориентации детали, ее размерах и других свойствах. Система управления такими роботами строится на базе микроЭВМ или на микропроцессорной основе. Алгоритм управления хранится в оперативной памяти и может быть централизованно автоматически заменен по командам системы управления высшего уровня. Для программирования работы роботов этого поколения применяются специализированные языки высокого уровня или специальные диалоговые языки.
Роботы 2-го поколения могут применяться для управления оборудованием, для замены операторов, а также для автоматизации сборочных операций и процессов управления. Они характеризуются большой емкостью памяти, повышенной маневренностью (6 — 7 степеней свободы).
Работа ПР 2-го поколения с высокой степенью точности синхронизируется с работой основного технологического и другого оборудования, что позволяет создавать гибкие промышленные модули (ГПМ) и гибкие промышленные системы (ГПС).
Роботы 3-го поколения с системой управления от ЭВМ, или интеллектуальные, пока еще только разрабатываются и не вышли из стен лаборатории. Характерной особенностью таких роботов является чрезвычайно широкая адаптация к внешним условиям. Они характеризуются наличием искусственных устройств «очувствления», наличием обратной связи, координирующей движения исполнительного механизма в зависимости от информации датчиков-сенсоров, имеют логическое устройство значительной емкости, позволяющее проводить абстрактные рассуждения, самообучаться и принимать решение в зависимости от конкретной обстановки. Такие роботы смогут координировать свои действия восприятием формы, размеров и положения обрабатываемых деталей, выбирать нужные детали из навала, рихтовать и ориентировать их для выполнения последующих операций, оптимизировать результаты своей работы. Столь высокая степень адаптации приводит к повышенной автономности робота. При своей работе он требует минимальное число команд от системы управления высшего уровня. Система искусственного интеллекта обеспечивает минимальную трудоемкость программирования робота, ему сообщается лишь цель работы, что нужно сделать и какие обеспечить параметры. А как это сделать, т. е. каковы должны быть последовательность и параметры каждой из операций, робот решает сам. Роботы 3-го поколения будут наиболее универсальны, их работа в составе ГАП и РТК автоматически обеспечит гибкость технологических систем, так как робот сумеет сам подбирать оптимальные технологические процессы не по выполняемой им локальной технологической операции, а с точки зрения конечного результата. В этом роботу будет помогать централизованная система управления комплексом. Роботы 3-го поколения можно использовать для слежения за парком оборудования, управления контрольноизмерительными установками и ходом производства, выполнения конструкторских работ и полного технологического цикла операций с корректировкой режимов в зависимости от комплекса внешних факторов и др.