Принципиальная схема управления роботом-манипулятором

Робот-манипулятор – вне зависимости от того, какие именно функции он выполняет – бесполезен без системы управления им. Управленческие функции возлагаются на специальный блок управления (БУ), представленный бортовым компьютером (промышленным контроллером). БУ отдает команды приводам, которые через кинематическую цепь задают положение выходному (последнему) звену руки устройства с установленным на нем рабочим инструментом.

Компьютер может рассчитывать траекторию движения только последнего звена, или всех «суставов». Траектория задается каждой характеризующей точкой, либо начальными и конечными координатами. Первый способ позволяет накладывать внешние ограничения (например, расположение другого технологического оборудования или конфигурацию заготовки). По такой схеме строится управление роботом-манипулятором любого типа. Всё остальное – лишь вариации, обусловленные особенностями технологического процесса. Рассмотрим, такие вариации более подробно:

• датчики положения звеньев – есть практически в любой конструкции, но отличаются по функционалу и назначению. Обычно просто определяют начальное и конечное положение каждого звена (иногда только нескольких). Могут и вовсе отсутствовать, если управление осуществляется вручную человеком. Или траектория движения каждого звена заранее просчитана, и никакие ее изменения в ходе работы происходить не могут (монотонный технологической процесс)


• датчики положения заготовки (как правило, визуальные) – необходимые для правильной ориентации рабочего инструмента или самой заготовки в пространстве. В ряде случаев, сигнал с такого датчика просто останавливает работу (самостоятельное изменение ориентации невозможно). Относятся к категории систем мониторинга внешней среды, но из-за своей специфики выделяются от них в специальную группу


• мониторинг внешней и внутренней среды, диагностирование состояния системы – защита от перегрева, переохлаждения. В научных роботах могут устанавливаться и более «экзотические» устройства, например датчик давления окружающей среды (обычно воды: для глубоководных аппаратов, но в промышленности такое практически не встречается)


• датчики давления в захватном устройстве – необходимы для измерения давления, оказываемого пальцами захвата на поверхность заготовки. Особенно актуально при работе с хрупкими изделиями, а также в сборочных роботах.

Виды систем управления

Сборочные, сварочные, покрасочные роботы и другие типы механизмов могут иметь разные по сложности системы управления. Принято выделять:

• цикловое управление – в программе задается только цикл движения: последовательность включения приводов и интервал времени между этими моментами. Количество точек выхода рабочего органа ограничено. Необходимы жесткие упоры для ограничения степеней подвижности и регулировка приводов – для ограничения скорости


• позиционное – меняются циклы движения и отдельные перемещения в звеньях. Обеспечивает большое количество точек выхода. Скорость движения звеньев регулируется либо изменяется ступенчато


• контурное – любые траектории движения, бесступенчатое регулирование скоростей движения и точек траектории каждого звена.