Адаптивным управлением

Адаптивность роботов проявляется в их способности быстро реагировать на внешние и внутренние возмущения и автоматически приспосабливаться к изменяющимся условиям функционирования. Адаптационные возможности роботов определяются, в первую очередь, характером их «очувствления», т. е. ассортиментом датчиков внутренней и внешней информации, и степенью «интеллекта», т. е. алгоритмическим и программным обеспечением управляющей системы.

Система автоматического управления робота служит для выработки закона управления приводами двигательной системы на основе сигналов обратной связи от информационной системы. Другая важная функция системы автоматического управления — это планирование действий, программирование движений и принятие целенаправленных решений. Система автоматического уп-правления роботов обычно реализуется на базе микроЭВМ или микропроцессоров, имеющих большой ассортимент входных (аналого-цифровых) и выходных (цифроаналоговых) преобразователей и каналов связи. По этим каналам прямой и обратной связи, число которых колеблется от нескольких десятков до нескольких тысяч, могут передаваться непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) сигналы. Управляющие ЭВМ для роботов строятся в малогабаритном транспортабельном исполнении и обладают повышенной надежностью. Адаптационные возможности и интеллектуальные способности робота определяются главным образом тем, какое алгоритмическое и программное обеспечение заложено в его систему управления.

Другой способ адаптивного управления роботами сводится к аналитическому синтезу закона управления с обратной связью через систему очувствления. Такое управление естественно называть сенсорным. Его адаптационные возможности также принципиально ограничены. Более совершенным является такой способ управления, при котором сенсорное управление дополняется алгоритмом автоматической настройки (самонастройки) его параметров. Адаптационные возможности управления с самонастройкой практически не ограничены. За счет самонастройки системы управления робот может адаптироваться к заранее неизвестным и непредсказуемо меняющимся условиям эксплуатации.

формационным и программным обеспечением, позволяющим существенно расширить адаптационные возможности системы управления. Такие ГАП за счет самонастройки системы управления могут автоматически приспосабливаться к заранее неизвестным и непредсказуемо изменяющимся производственным условиям.

Как видно из расчетных соотношений (3.51) и (3.53), точность осуществления ПД для трех рассмотренных методов лимитируется точностью б решения эстиматорных неравенств. При этом адаптационные возможности регулятора (3.27) тем выше, чем больше быстродействие адаптатора, т. е. чем меньше время адаптивной коррекции 6 и общее время адаптации ц. Важно отметить, что при отсутствии начальных возмушупий, т. е. при е (t0) — О, все три метода обеспечивают осуществление ПД с заданной точностью с самого начала, т. е. время переходного процесса равно нулю.

Адаптационные возможности и уровень интеллекта индивидуальных ММПС управления могут колебаться в широких пределах. Некоторые из них могут только принимать простейшие решения типа «старт-стоп», а другие могут автоматически корректировать ПД, настраивать параметры законов управления, анализировать качество работы, диагностировать неисправности отдельных узлов (например, износ или поломку инструмента), распознавать палеты или заготовки в них, самостоятельно выбирать нужный инструмент, оснастку и программу обработки и т. д. Спектр функций адаптивного РТК определяется, главным образом, тем алгоритмическим и программным обеспечением, которое реализовано в его системе управления.

Указанные структурно-функциональные изменения в системе программного управления придают ей качественно новое свойство — высокоразвитую способность адаптации к любым изменениям параметров робота или условий его функционирования. Благодаря этому удается существенно улучшить основные показатели качества управления (точность, быстродействие и т. п.) и расширить функциональные и адаптационные возможности ма-нипуляционного робота.

Введение в состав РТК СТЗ существенно увеличивает их интеллектуальность и расширяет адаптационные возможности. Поэтому в ряде промышленно развитых стран ведутся интенсивные разработки в области совершенствования промышленных СТЗ и организации их серийного выпуска. В табл. 7.1 приведены тех-

Заключительный этап состоит в программной реализации разработанных алгоритмов, т, е. в их переводе на язык машинных команд системы ЧПУ. Следует подчеркнуть, что именно алгоритмическое и программное обеспечение системы ЧПУ в значительной степени определяет функциональные и адаптационные возможности станков со встроенным САК.

В настоящее время насчитывается несколько десятков модификаций КИМ и КИР, различающихся по точности измерений, принципу управления, методу измерения, степени автоматизации, конструкции, размерам рабочего пространства и т. д. Основными признаками, характеризующими функциональные и адаптационные возможности КИМ и КИР, являются методы измерения и управления и уровень автоматизации. Классификация КИМ и КИР с этой точки зрения дана в табл. 8.1.

Системы управления промышленными роботами. Все системы управления промышленными роботами подразделяются на две группы: программное управление и адаптивное управление. Программным управлением называется автоматическое управление исполнительным устройством по заданной программе. Адаптивным управлением называется автоматическое управление, при котором в процессе управления изменяется алгоритм! управления в функции состояния внешней среды и робота.

К этой же группе систем относятся: станки с адаптивным управлением, у которых производится автоматическое регулирование подачи столов и суппортов, например, из условия сохранения постоянным усилия резания или величины упругой де'форма-ции системы (метод проф. Б. С: Балакшина [174]); автоматическая виброзащита машин путем измерения вибраций и создания антивибраций, обратных по фазе; система автоматического уравновешивания узла шпинделя и детали для ликвидации вредного влияния дисбаланса заготовки; функциональная разгрузка направляющих, учитывающая переменность сил трения [137]; автоматическая непрерывная коррекция кинематических цепей зуборезных и других станков, исключающая влияние погрешностей изготовления эле-

В табл. 8 приведен технологический процесс обработки вагонной оси. Он охватывает полную механическую обработку, упрочнение, контроль геометрических параметров и дефектоскопию. Благодаря значительным габаритным размерам обрабатываемой детали технологический процесс имеет ряд особенностей: обработка на большинстве операций одновременно с двух сторон; концентрация операции, например бесцентровое шлифование нескольких поверхностей одновременно на станках с адаптивным управлением; автоматическое измерение основных параметров оси и сортировка на размерные группы.

Управление качеством сборки на несинхронных сборочных линиях. Несинхронная полуавтоматическая линия с адаптивным управлением (рис. 33) предназначена для сборки редуктора главной передачи легкового автомобиля. На линии спутникового типа в любой последовательности могут быть собраны 11 типов редукторов, различающихся материалом корпуса, передаточным отношением, исполнением противоблокировочной системы.

скольку сборочных операций со сменой инструмента в процессе сборки изделий; 6) робототехнические сборочные комплексы для серийного производства, в которых всю сборку выполняет параллельно-последовательно один тип наиболее сложных промышленных роботов (сборка нескольких единиц данного изделия параллельно-последовательно позволяет сократить время на смену инструмента); 7) роботизированные сборочные комплексы для серийного производства с последовательной сборкой каждой единицы изделия одним промышленным роботом (рациональны при мелкосерийном производстве); 8) робототехнические сборочные комплексы для серийного производства, в которых сборку всего изделия выполняет промышленный робот с развитым адаптивным управлением (вплоть до элементов искусственного интеллекта); 9) робототехнические сборочные комплексы для серийного производства с применением на отдельных операциях не автоматического, а автоматизированного (интерактивного, супервизорного) и ручного управлений промышленными роботами; 10) робототехнические сборочные комплексы для серийного производства, в которых всю сборку изделия выполняет параллельно-последовательно один тип промышленных роботов, а отдельные операции выполняет вручную оператор.

Номенклатура токарных многорезцовых полуавтоматов и автоматов развивается в направлении создания широкоуниверсальных и глубоко агрегатированных для серийного и мелкосерийного производства с бесступенчато-регулируемым главным приводом и приводом подач, с адаптивным управлением, оптимизирующим режим обработки, концентрацией операций и совмещением работ нескольких режущих инструментов, автоматическим контролем и т. д. Создаются специальные, максимально производительные токарные автоматы для крупносерийного и массового производства, расширяются их технологические возможности.

Вопросы разработки датчиков силомоментного и тактильного очувствления являются сегодня одними из главных при создании ПР с адаптивным управлением и систем диагностики. Практически все датчики силомоментного и тактильного очувствления роботов являются аналогами органов чувств человека. Они могут быть реализованы на различных физических принципах. К датчикам этого типа предъявляются следующие специфические требования:

Основные направления развития автоматического оборудования определялись еще в начале 60-х годов [2—4]. К ним относятся: увеличение концентрации операций, выполняемых на одной машине; все более широкое применение многопозиционных автоматов и автоматических линий; интенсификация технологических процессов и сокращение длительности рабочих и холостых ходов; повышение требований к точности обработки и сборки, выполнение которых осложнилось в связи с применением многопозиционных машин с высокой концентрацией операций, а также в связи с увеличением быстроходности автоматов; широкая автоматизация загрузки оборудования заготовками, материалами, инструментом и автоматизация межоперационной транспортировки деталей; увеличение доли оборудования, построенного из унифицированных узлов (агрегатные станки, сборочные и упаковочные автоматы, роторные машины и линии, автоматические манипуляторы); применение при автоматизации мелкосерийного и серийного производства машин с программным управлением, в том числе с числовым программным и адаптивным управлением, а также станков типа «обрабатывающий центр».

Основные направления развития автоматического оборудования определялись еще в начале 60-х годов [2—4]. К ним относятся: увеличение концентрации операций, выполняемых на одной машине; все более широкое применение многопозиционных автоматов и автоматических линий; интенсификация технологических процессов и сокращение длительности рабочих и холостых ходов; повышение требований к точности обработки и сборки, выполнение которых осложнилось в связи с применением многопозиционных машин с высокой концентрацией операций, а также в связи с увеличением быстроходности автоматов; широкая автоматизация загрузки оборудования заготовками, материалами, инструментом и автоматизация межоперационной транспортировки деталей; увеличение доли оборудования, построенного из унифицированных узлов (агрегатные станки, сборочные и упаковочные автоматы, роторные машины и линии, автоматические манипуляторы); применение при автоматизации мелкосерийного и серийного производства машин с программным управлением, в том числе с числовым программным и адаптивным управлением, а также станков типа «обрабатывающий центр».

Существенное расширение функциональных возможностей РТК достигается за счет введения в его систему управления элементов адаптации и искусственного интеллекта. Такие РТК с адаптивным управлением могут автоматически приспосабливаться к непредсказуемым изменениям производственной обстановки и условий эксплуатации. Они принципиально отличаются от РТК первого поколения мощным информационным и программным обеспечением, позволяющим системе управления планировать технологические операции и принимать оптимальные решения, воспринимать и оперативно реагировать на изменения в рабочей зоне, анализировать обстановку и распознавать объекты, программировать работу оборудования и корректировать управляющие программы, диагностировать неисправности и предотвращать аварийные ситуации.

Роботы второго поколения — это роботы с адаптивным управлением. Они отличаются от программных роботов, во-первых, существенно большим ассортиментом сенсорных устройств, особенно датчиков внешней информации (телевизионные или оптические системы искусственного зрения, тактильные, силовые, локационные датчики и т. п.) и, во-вторых, более сложной системой автоматического управления. Последняя уже не сводится к простому устройству для запоминания и отработки жесткой программы движения, как у роботов первого поколения, а требует для своей реализации управляющей ЭВМ.