Разновидности систем программного управления промышленными роботами и принципы их действия

По принципу управления роботы разделяются на программные (первое поколение, адаптивные (второе поколение) и интеллектные (третье поколение).

Программные роботы характеризуются тем, что они функционируют по жесткозаданной программе. Однако программа их действия легко перестраивается оператором на самые различные манипуляционные операции по потребностям технологических процессов.

Например, сварочный робот по заложенной в него программе определенным образом в пространстве и во времени будет осуществлять точечную сварку определенной части кузова автомобиля.

Классификация систем управления. Системы программного управления промышленных роботов подразделяются на системы:

1 - циклового;

2 - позиционного;

3 - контурного управления.

Системы циклового управления являются простейшими. Они обеспечивают движение звеньев манипулятора от упора до упора по каждой степени подвижности. Система осуществляет запрограммированную последовательность движений, выдержки времени при остановках на упоре, выдачу технологических команд, открытие и закрытие захвата.

В цикловых системах роботы снабжаются быстродействующими пневматическими приводами. Управление ими осуществляется либо микроконтроллером, либо пневмоникой (струйной техникой) (рис.2.3.3).

Рис.2.3.3. Цикловая система управления
 на струйной пневмотехнике

Системы позиционного управления осуществляют сложные перемещения при многоточечной фиксации с малой дискретностью.

Применяются как замкнутые системы управления, так и разомкнутые.

На рис.2.3.4 приведена схема позиционного управления роботом для дуговой сварки. Робот предназначен для сварки простых швов, требующих движения по прямой и по окружности.

Рис.2.3.4. Структурная схема позиционной системы
управления сварочным роботом:
- режим обучения;
- режим программы

Система контурного управления осуществляет управление движением робота по непрерывной траектории. Существуют два основных способа построения устройств контурного управления роботами:

- запись в память информации о непрерывной траектории;

- запись в память конечного большого числа координат точек траектории с последующей интерполяцией.

В контурном управлении обязателен следящий по положению привод в каждой степени подвижности.

Примером контурной системы управления служит система "Робоконт" для манипуляторов М20П, М10П. Это устройство построено на базе перспективного микропроцессора К1810 ВМ86 (рис.2.3.5).

Рис.2.3.5. Структурная схема контурного управления
"Робоконт" с микроЭВМ

Программное обеспечение системы управления поддерживает выполнение следующих основных функций:

- диагностика и настройка параметров;

- обучение робота и редактирование рабочей программы;

- исполнение сформированной пользователем рабочей программы;

- связь с ЭВМ верхнего уровня.

Комбинированная система управления использует комбинацию микроЭВМ и микропроцессорных цифровых интеграторов (ЦИС). Это повышает быстродействие и снижает нагрузку на ЭВМ.

Требования к промышленным роботам для автоматизации сварочных процессов

Сущность применения промышленных роботов (ПР) для сварки состоит в том, что человек из процесса исключается и искусство квалифицированного сварщика заменяется последовательностью программируемых элементарных операций, позволяющих с достаточной и воспроизводимой точностью совершить требуемый процесс сварки. Человек не может достаточно точно воспроизвести геометрию и траекторию шва. Он не обеспечивает достаточно точное позиционирование точек сварки.

Однако не всякий промышленный робот пригоден для сварки. Помимо транспортных перемещений сварочный робот должен участвовать в управлении технологическими параметрами сварочного процесса.

Отсюда возникают общие требования к сварочным ПР:

1. Высокоразвитая система управления, способная обеспечить регламентированное движение исполнительного органа робота одновременно по нескольким координатам.

2. Повышенная жесткость конструкции робота.

3. Простая и точная система обучения робота, позволяющая ограничить субъективные ошибки, совершаемые наладчиком при обучении робота, достаточно малой величиной.

4. Высокая помехоустойчивость и надежность устройства управления ввиду больших импульсных помех от сварочных аппаратов.

5. Адаптация к отклонениям в пространственном расположении и ориентации заготовки от заданных.

При выборе сварочного промышленного робота необходимо иметь достаточно полное представление как об объектах, так и о технологии сварки при оптимизации с экономическими критериями в современных экономических условиях.

Библиографический список

Основной

1. Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. М.: Машиностроение, 1982. 302 с.

2. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1989. 304 с..

3. Основы теории автоматического регулирования: Учебник для машиностроительных специальностей вузов /В.И.Крутов, Ф.М.Данилов, П.К.Кузьмин и др.; Под редакцией В.И.Крутова. М.: Машиностроение, 1984.

4. Потон Б.Е. Промышленные роботы для сварки. Киев, 1977.

5. Попов Е.П., Письменный Г.В. Основы робототехники. М.: Высшая школа, 1990. 224 с.

Дополнительный

1. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. 767 с.

2. Потон Б.Е. Элементы расчетов цепей и аппаратов переменного тока для дуговой сварки. Киев, 1953.

3. Механика промышленных роботов. М.,1988.

4. Кобринский А.А. Манипуляционные системы роботов: Основы устройства, элементы теории. М., 1985.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.................

1.1. Системы автоматического управления................................................

1.1.1. Основные понятия теории автоматического управления...........................................

1.1.2. Структурная, функциональная и принципиальная схемы САУ................................

1.1.3. Обратная связь, звено, передаточная функция............................................................

1.1.4. Системы стабилизации, программного управления и следящие.............................

1.1.5. Управление по отклонению, возмущению и комбинированное..............................

1.1.6. Непрерывное и дискретное управление......................................................................

1.1.7. Задачи теории автоматического управления..............................................................

1.2. Математическое описание САУ...........................................................

1.2.1. Дифференциальные уравнения САУ...........................................................................

1.2.2. Линеаризация САУ........................................................................................................

1.2.3. Решение дифференциальных уравнений САУ...........................................................

1.2.4. Преобразование Лапласа...............................................................................................

1.2.5. Передаточная функция звена........................................................................................

1.3. Характеристики систем автоматического регулирования..............

1.3.1. Типовые воздействия.....................................................................................................

1.3.2. Переходная характеристика..........................................................................................

1.3.3. Частотные характеристики............................................................................................

1.3.4. Логарифмические частотные характеристики............................................................

1.4. Типовые звенья САУ.............................................................................

1.4.1. Позиционные звенья......................................................................................................

1.4.2. Дифференцирующие звенья..........................................................................................

1.4.3. Интегрирующие звенья.................................................................................................

1.5. Передаточная функция САУ................................................................

1.5.1. Последовательное соединение звеньев(рис.1.5.1)......................................................

1.5.2. Параллельное соединение звеньев (рис.1.5.2,а)..........................................................

1.5.3. Встречно-параллельное соединение звеньев (рис.1.5.2,б).........................................

1.5.4. Структурные преобразования САУ при переносе сумматора и воздействия параллельно контуру.............................................................................................................................

1.5.5. Построение логарифмических частотных характеристик САУ...............................

1.6. Устойчивость САУ.................................................................................

1.6.1. Понятие об устойчивости и виды устойчивости........................................................

1.6.2. Корневой критерий устойчивости...............................................................................

1.6.3. Алгебраический критерий устойчивости....................................................................

1.6.4. Критерий устойчивости Гурвица.................................................................................

1.6.5. Критерий устойчивости Михайлова............................................................................

1.6.6. Критерий устойчивости Найквиста.............................................................................

1.7. Качество работы САУ...........................................................................

1.8. Синтез САУ.............................................................................................

1.8.1. Синтез САУ требуемого качества................................................................................

1.8.2. Методика анализа системы...........................................................................................

1.8.3. Коррекция работы САУ.................................................................................................

1.9. Моделирование САУ.............................................................................

1.9.1. Виды моделирования.....................................................................................................

1.9.2. Аналоговые вычислительные машины.......................................................................

1.9.3. Методы решения дифференциальных уравнений на АВМ.......................................

1.9.4. Операционные усилители и схемы на их основе.......................................................

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ................................

2.1. Автоматизация дуговой сварки...........................................................

2.1.1. Система автоматического регулирования дуги саморегулированием (АРДС)......

2.1.1.1. Эффект саморегулирования длины дуги........................................................

2.1.1.2. Принципиальная схема системы автоматического регулирования дуги саморегулированием (АРДС)............................................................................

2.1.1.3. Вывод дифференциальных уравнений............................................................

2.1.1.4. Анализ устойчивости АРДС............................................................................

2.1.2. Системы автоматического регулирования напряжения дуги...................................

2.1.2.1. Область применения..........................................................................................

2.1.2.2. Структурная схема АРНД.................................................................................

2.1.2.3. Принципиальная схема АРНД на основе операционного усилителя.........

2.1.3. Система автоматического регулирования вылета электрода (АРВ)........................

2.1.3.1. Область применения..........................................................................................

2.1.3.2. Математические зависимости..........................................................................

2.1.3.3. Функциональная схема АРВ............................................................................

2.1.3.4. Системы АРВ по току с использованием фотоэлектрического датчика.....

2.2. Элементы САУ.......................................................................................

2.2.1. Чувствительные элементы............................................................................................

2.2.1.1. Датчики измерения длины дуги.......................................................................

2.2.1.2. Датчики проплавления стыка...........................................................................

2.2.1.3. Определение размеров сварочной ванны.......................................................

2.2.1.4. Датчики температуры в сварочной ванне.......................................................

2.2.1.5. Поиск разделки кромок шва.............................................................................

2.2.2. Усилительные элементы................................................................................................

2.2.2.1. Классификация усилительных элементов......................................................

2.2.2.2. Основные типы усилителей.............................................................................

2.2.3. Исполнительные элементы в САУ...............................................................................

2.2.3.1. Классификация исполнительных элементов..................................................

2.2.3.2. Пневмоприводы.................................................................................................

2.2.3.3. Гидравлические приводы.................................................................................

2.2.3.4. Электрические приводы...................................................................................

2.3. Сварочные промышленные роботы...................................................

2.3.1. Основные понятия и классификация промышленных роботов................................

2.3.2. Основы теории манипуляционных механизмов........................................................

2.3.3. Технические характеристики манипуляторов............................................................

2.3.4. Разновидности систем программного управления промышленными роботами и принципы их действия......................................................................................................................

2.3.5. Требования к промышленным роботам для автоматизации сварочных процессов

Библиографический список......................................................................