3127

С2 (рис. 7.20).

С1

Rb1
	S
Rb2	С2

Рис. 7.20. Робототехническая система

Рабочие зоны Rb1 и Rb2 имеют общую точку в S. Модель выполняемой операции Т в терминах сети Петри представлена на рис. 7.21. Интерпретация позиций здесь следующая:

р0 — состояние опасной зоны;

p1, p2 — роботы Rb1 и Rb2 ожидают освобождения опасной зоны S; р3, p4 — роботы Rb1 и Rb2 движутся в опасной зоне;

p5, p6 — роботы Rb1 и Rb2 движутся в безопасной зоне.

Ясно, что рассматриваемая система {{Rb1, Rb2}, T) является сложной.

291

Rb1	p1	p0	p2	Rb2
t5	t1		t2	t6
p5		p3	p4	p6
	t3		t4

Рис. 7.21. Технологический процесс

Всоответствии с изложенным выше роботы Rb1, Rb2 опишем как конечные автоматы Rbi

=(Ii ,Оi , Ui , Xi , Zi , fi , hi ), i = 1, 2, со следующими атрибутами:

Ii = {i0}; Оi ={i0}; Ui={g}; Xi = {0, 1, 2}; Zi ={y, Y}, (7.30)

Функции fi и hi заданы диаграммой, представленной на рис. 7.22. Каждый из роботов Rbi воспринимает только одну команду g, в результате которой он перемещается к накопителю S, захватывает деталь, переносит и устанавливает ее на конвейер Сi. Сигналы у и Y на выходе робота появляются тогда, когда он соответственно освобождает опасную зону и завершает выполнение одного цикла.

292

	i 0.g/
0	1

/Y.i0

/y.i0

2

Рис. 7.22. Модель роботов Rbi

На рис.7.23 представлена топология управляющей структуры (a), a также диаграммы входящих в ее состав автоматов (б, в).

		47.	10
	10	Reg1		10
	1			1

	1		Res	1
	2			2
		2	Reg2	2
	20			20
		20 Rb2		20

	293
	1.b/y.1
i0.Y /b.i	2.b/y.2

Рис. 7.23. Управляющая структура:	а
— топология; б — диаграмма регуляторов;
в — диаграмма автомата, следящего за ресурсом

Структура функционирует следующим образом.

Регулятор каждого робота посылает запрос автомату-ресурсу на занятие опасной зоны. Если зона свободна, то этот запрос удовлетворяется, опасная зона переходит в состояние «занято» и регулятор посылает команду роботу начать транспортную операцию.

После того, как робот выйдет из опасной зоны, он информирует об этом регулятор, который в свою очередь переводит опасную зону в состояние «свободно» и ждет окончания выполнения операции. Далее цикл повторяется. Управляющая структура функционирует полностью в соответствии с заданным технологическим процессом.

Построим теперь управляющую сеть для сборочного модуля, показанного на рис. 7.4. На

294

рис. 7.24 изображена модель сборочного процесса в виде сети Петри.

р1

				t1
р2
		t2		t3
p3				p4

Роботзагрузчик

	t16
	p5		p9
t4	t5	t8	t9
p6	p7	p10	p11
t6	t7	t10	t11
p8		p12

	t15
	p17
Робот i	Робот i+1

p13 t12

p14 t13 t14

p15 p16

Роботразрузчик

Рис. 7.24. Модель сборочного процесса (сеть Петри)

295

На рисунке 7.24 принята следующая интерпретация позиций:

p1, p5, p9, p13 — робот получил сигнал, что конвейер переместился на один шаг; р2, p6, р10, p14 —робот выполняет операцию;

p3, р8, p12 — робот успешно завершил выполнение операции; р4 — ошибка при исполнении;

p7, p11 — ошибка при исполнении либо пропуск; р15 — укладка в тару готовой продукции; р16 — укладка в тару брака.

Топология управляющей структуры показана на рис. 7.25, а графы управляющих автоматов Рi — на рис. 7.26.

				48.		1
				с		с
				i +1	Sup	i +1
				i		i
				1		1	PL
											Sup
1	1	Sup	1		1	1	1		1		1
PL 2		P2	2	Pi 2		2 Pi+1 2			2	Pu 2
3	3		3		3	3	3	296	3		3
								Res
49.	1		50.		1	51.	1	52.			1

Рис. 7.25. Топология управляющей структуры

Участвующие в описании Рi символы входного и выходного алфавитов имеют следующий смысл:

t — робот завершил выполнение задания; r — робот готов к выполнению задания;

С — конвейер завершил движение на один шаг;

Gp, Вр — сборочный процесс может быть продолжен или пропущен соответственно; Gr, Br — успешное окончание сборки или ошибка соответственно;

Rs — начало исполнения задания.

Управляющая структура является многоуровневой: нижний уровень (РL, Р1, Р2, ... , РN , РU) обеспечивает логическое управление подсистемами, а верхний (Sup) — общую координацию подсистем.

				t.1
0	3.r/ t.1	1	1. c	2 2.Bp/Bp.2	4
					297
				2.Gp/Rs.3	3.Br/Bp.2
					3

3.Gr/Gp.2

Рис. 7.26. Граф автоматов Рi

Конечный автомат может быть реализован в виде набора специальным образом соединенных простых логических элементов. Однако для робототехнических систем, одним из основных качеств которых является универсальность, достигаемая путем их перепрограммирования, такой вид реализации не является приемлемым.

Естественным способом является программная реализация, когда каждый автомат можно интерпретировать как процесс /8/, развитие которого определяется его текущим состоянием и поступающими на вход данными от других процессов.

Конечно-автоматный подход позволяет управлять всеми активными элементами, обеспечивая при этом распараллеливание их работы; стимулируется микропроцессорная реализация; система управления легко перепрограммируется; программы, реализующие конечные автоматы, процедурно однотипны и отличаются лишь данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное учебное пособие содержит сведения об уравнениях динамики манипуляторов, ра-

298

ботающих в различных системах координат; решении задач кинематики, планировании движения промышленного робота с учетом препятствий, сплайн-интерполяции задающих сигналов, постановку задачи и структуры динамического, адаптивного управления роботами, логического управления сложной робототехнической системой.

Последовательное изложение учебного материала от объекта управления и кинематического управления к более сложным законам управления должно способствовать глубокому усвоению студентами дисциплины ―Управление роботами и РТС. Применение рассматриваемых алгоритмов к управлению трехкоординатными манипуляторами с различными кинематическими схемами позволяет на конкретных примерах изучить все существенные особенности управления механизмами со взаимным влиянием степеней подвижности.

Следует также отметить, что в учебном пособии представлены аппаратные и программные средства для реализации рассмотренных алгоритмов на основе современной микропроцессорной техники. Это отличает его от имеющихся аналогов, как из числа учебной, так и научной литературы, так как позволяет студентам изучить весь цикл построения системы управления робота.

Данная работа существенно восполнит имеющиеся пробелы в учебной литературе по управлению роботами и РТС. Она важна студентам специальности ―Роботы и робототехнические системы‖ при изучении лекционного материала, курсовом и дипломном проектировании, а также может быть полезна студентам других специальностей и инженерно-техническим работникам, занятым проектированием и исследованием систем управления роботами.

299

AD00÷AD12

AD00÷AD12

-1

71.

DO. . .

T2

65.

. . .

D6

W2

ДА

R

7

&

70

<0

ALE, WR

и

66.

УС

&

S

64.

& вых.1

69.

68.

63.

ТгП

73.

А

74.

75.

ТгЗн

& вых.2

62.

Запуск таймера

Тд=1000 Гц ДЧ

64 кГц

67.

ГТИ

Рис. 6.6. Функциональная схема преобразователя кода

300

в длительность импульса