Рейнгард Геттнер - Роботы сегодня и завтра

способность к выполнению логических условий, например немедленная остановка рабочей «руки» робота при помощи аварийной программы.

Система управления промышленного робота должна реагировать на события, происходящие в его окружении, и принимать логические решения. Например, если имеется возможность при обслуживании нескольких машин осуществлять эксплуатацию каждой машины в произвольной последовательности, то в этом случае каждая машина должна иметь свою собственную программу управления, которая может быть вызвана через центральную контрольную программу.

Для гибкого управления роботом необходимы специальные средства вычислительной техники, поскольку роботы используются для выполнения все более сложных технологических процессов.

Одновременное использование нескольких различных промышленных роботов в рамках какой-либо автоматизированной технологии порождает необходимость в создании систем ЭВМ с иерархической подчиненностью и обширным комплексом программного обеспечения. В подобных системах ЭВМ нуждается и сочленение нескольких технологических узлов. Соответственно возрастает абсолютная и относительная доля затрат на разработку и совершенствование программных обеспечений для роботов. Но эти расходы вполне оправданны, поскольку программное обеспечение будет способствовать более полному использованию микроэлектроники, а это повысит эффективность внедрения гибких автоматизированных процессов.

Так как робот не обладает способностью видеть и ощущать, то он нуждается в системе, которая позволила бы ему распознавать предметы или хотя бы информировать его относительно присутствия предмета. Составная часть систем распознавания — датчики, регистрирующие определенные состояния или всю картину событий и посылающие сигналы анализаторам.

Если брать за основу те задачи, которые должны выполнять датчики промышленных роботов (исключая специальные области применения), то можно выделить следующие группы датчиков:

позиционирования, скорости и ускорения для осуществления динамического управления промышленным роботом;

силовые — для регистрации внешних сил и моментов;

усилий на грейферах;

для распознавания внешних прикосновений;

для определения профиля обрабатываемых деталей или смещений деталей, для распознавания деталей и их позиционирования;

визуальные — для фиксирования происходящего, а также для инспектирования и анализа событий в рабочей зоне промышленного робота;

слежения за траекториями для предотвращения столкновений и прочие датчики, обеспечивающие безопасность рабочего процесса.

Датчики прикосновения могут сигнализировать о приближении к определенному предмету или о соприкосновений с ним, а также фиксировать некоторые физические величины — температурные режимы, размеры, массу предмета и т. п. В то же время промышленный робот нуждается в информации относительно внешних условий, пройденного пути и т. д., чтобы осуществлять собственное движение. Эту информацию также фиксируют датчики. После соответствующего преобразования сигналы, адекватные зафиксированным на датчиках, посредством сравнения поступившей информации с находящимися в блоке памяти заданными величинами перерабатываются в необходимые приказы по управлению для выполнения операций или для внесения соответствующих корректив. В этом случае мы говорим о сенсорной системе управления.

Грейфер с тактильными датчиками. 1 — шарнирный датчик, 2 — специальные датчики прикосновения, 3 — держатель инструмента, 4 — грейферные датчики, 5 — кожух для грейферного привода с потенциометром.

Датчики прикосновения применяются, если необходимо обеспечить осторожное и надежное сближение грейфера с обрабатываемой деталью, осторожный захват или установку болта.

Оптические датчики — это и простые оптические блоки распознавания (например, фиксирующие движущиеся детали по их форме), и высокоэффективные системы — фотодиодные блоки и камеры. Системы датчиков, оснащенные телекамерами, относятся к визуальным системам распознавания.

Высокоразвитые системы распознавания — съемочные камеры и видеопреобразовательные системы в сочетании с видеообрабатывающими системами — могут производить оценку изображений. Для трехразмерных объектов выбирают характерные признаки, служащие для:

распознавания обрабатываемой детали и монтажных частей;

определения позиционирования обрабатываемых предметов и для их ориентирования по отношению к заданным осям координат;

распознавания и нахождения признаков обрабатываемой детали;

контроль за рабочим процессом и обеспечения качества.

Трехразмерное ориентирование (по Вольфу).

Высокоразвитая система распознавания объекта работает по следующему принципу: телекамера обозревает все поле деятельности, анализирует его и распознает отдельные объекты. В данном случае задача робота — распознать и обработать деталь, лежащую неупорядоченно среди других деталей: по форме, ее месту и позиции. Это предъявляет к данной системе распознавания и обработки весьма высокие требования.

При решении столь сложной задачи, как разработка системы распознавания, ученые в первую очередь опираются на знания о визуальной системе человека, на информацию о предположительно подлежащем анализу видеоматериале, на результаты исследований из области физики, информатики и математики.

Такой автоматически работающей системой промышленных роботов может служить разработанная Высшей технической школой Ильменау и внедренная на заводе электроники в Нойхаузе система распознавания объектов для автоматического присоединения выводов к кристаллам транзисторов. Вместе с многокоординатной системой позиционирования, управляемой микроЭВМ, она применяется для управления роботом. Главные узлы этой системы распознавания — микроЭВМ, камера и координатный стол.

Во все больших масштабах осуществляется разработка и создание устройств визуального контроля за роботами, которые могут, опираясь на системы по автоматической оценке изображения, осуществлять машинную инспекцию роботокомплекса или контролировать изготовляемые детали.

Подобные проверочные и контрольные системы работают, как правило, с применением специальных камер, микроЭВМ, устройства ввода с клавиатурой, напоминающей клавиатуру пишущей машинки, экраном для воспроизведения информации, кассетным магнитофоном для передачи информации на микроЭВМ и для записи информации.