Управление сборочными движениями манипуляционных систем

• Автор: Карташев, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 279 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Сборка традиционно считается наиболее сложным применением манипуляционных систем. Она предъявляет высокие требования к точности работы манипулятора, сложности управления и эффективности работы комплекса в целом.
Необходимость совершать манипулятором в процессе сборки достаточно точные и быстрые движения предполагает наличие соответствующих программных и аппаратных средств, которые позволяют реализовать требуемые движения. Однако, как показали исследования, сложность движений, которые могут быть реализованы манипуляционной системой, ограничена рядом факторов, связанными с особенностями процесса разработки управления. В результате возможности построения управления с помощью традиционных методов, которые основаны на уравнениях динамики, ограничены недостаточной точностью измерения взаимного положения собираемых деталей по сравнению с зазорами между ними. Кроме этого, сложность движений ограничена также возможностями штатных средств задания движения и трудоемкостью обучения и настройки, которое обычно осуществляется вручную.
Для того, чтобы обеспечить наблюдаемость хода соединения деталей, на манипулятор устанавливают датчики сборочного усилия. Для решения задач оптимизации траекторий транспортных перемещений используют различные дополнительные вычислительные средства.
Тем не менее перечисленные трудности удается преодолеть без дооснащения манипулятора дополнительным оборудованием, т.е. с помощью штатных средств задания движения и информации от датчиков положения степеней подвижности. Это достигается использованием таких возможностей управления, которые раньше не принимались в расчет: особенностями работы следящей системы в окрестности программной точки движения, возможностями управления динамикой движения степеней
подвижности при смене программной точки движения и высокой повторяемости движения по каждой степени подвижности.
Существенное значение имеет учет найденных решений задач управления при проектировании сборочного процесса, что позволяет упростить оснастку за счет использования сложных составных движений, уменьшить трудоемкость настройки, реализовав автоподнастройку и увеличить производительность сборки, с помощью учета особенностей кинематической схемы и организации транспортных перемещений.
Натурное макетирование различных сборочных процессов показало, что разработанные методы управления позволяют существенно увеличить эффективность применения манипуляторов в достаточно широком классе задач не только серийной сборки, но и в различных новых областях применения роботизированных систем.

ОГЛАВЛЕНИЕ
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Гл.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ СБОРОЧНЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ
1. Ограничения, возникающие из особенностей конструкции сборочного комплекса
2. Ограничения, связанные с особенностями конструкции собираемого изделия
3. Выполнение роботом сборки (описание сборочных движений)
Выводы
ГЛ.2.УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ МАНИПУЛЯТОРА ПРИ СОЕДИНЕНИИ ДЕТАЛЕЙ
1. Адаптивное управление движениями манипулятора при соединении деталей
2. Построение очувствленных движений манипулятора с использованием информации от датчиков положения степеней подвижности
3. Построение контрольных движений манипулятора с использованием информации от датчиков перемещения
4. Метод сочленения "поиск с откатом"
5. Метод сочленения "вставление с высвобождением"
6. Структура сборочного движения
Выводы
Гл.З. СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОЙ ТРАЕКТОРИИ ТРАНСПОРТНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
1. Оптимизации транспортных перемещений
2. Особенности задания траектории движения манипуляторов
3. Метод виртуальных программных точек

Программирование сборочных операций и управление ходом сборочного процесса осуществляются с помощью терминала на языке программирования движений робота HELP.
Система управления работает в режиме интерпретации языка. Операторы языка берутся системой либо из текстового файла, загруженного в оперативную память управляющей ЭВМ (программный режим работы), либо считываются с консоли терминала (режим обучения).
Алгоритмический язык HELP [47]. Система задания программы функционирования робота построена на базе интерпретатора универсального языка программирования (похожего на язык PASCAL), в который встроены операторы управления движением манипулятора и работой внешних устройств, реализованные в виде подпрограмм.
Задание движения осуществляется вызовом подпрограммы SMOVE. Координаты программной точки и скорости движения в нее передаются следящей системе через формальные параметры подпрограммы:
SMOVE(A,# 1 ,Р 1 ,#2,P2,#3,P3 ,# j,Pj, # 11, V1 ,# 12, V2,# 13, V3 ,# lj,Vj ,#7,Е);
где А - номер руки, j (j = 4 для А = 1, j = 5 для А = 2) - номер вращательной (ориентирующей) степени подвижности, Pi и Pj - вещественные переменные, характеризующие положение степеней подвижности манипулятора, Vi и VJ -вещественные переменные, характеризующие скорость перемещения по соответствующей степени подвижности, Е - вещественная переменная, называемая параметром высвобождения. Символ # используется для того, чтобы в записи оператора было легко выделять формальные параметры, являющиеся константами, которые определяют смысловой тип следующей за ними переменной (координата, скорость, параметр высвобождения).