автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Разработка и применение функционально гибкой системы управления роботами и мехатронными модулями

' Московский государственный технологический 7. университет "Станкин"

На правах рукописи УДК

КАРЛОВ КИРИЛЛ РУДОЛЬФОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО ГИБКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТАМИ И МЕХАТРОННЫМИ

МОДУЛЯМИ

Специальность 05.02.05 - Роботы, манипуляторы и робототехнические

системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -1996

Работа выполнена в международном учебно-научном центре "Мехатроника" -Московского государственного технологического университета "Станкин" и Будапештского Технического Университета.

Научный руководитель Научные консультанты:

- доктор технических наук, профессор Кулешов B.C.

- доктор технических наук, профессор Подураев Ю.В.

- доктор наук, профессор Шомло Я.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

- доюгор технических нау^ профессор Корендясев А. И.

- кандидат технических наук, доцент Котов Е.А.

- НПО ЭНИМС

Защита состоится {бачэмн 1996 г. в ¡9 сс_^_-

"на заседании диссертационного совета при Московском государственном технологическом университете "Станкин" по адресу: 101472, Москва, Вадковский пер., д. 3-а.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета.

Автореферат разослан /-? ии^и_1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Лукинов А. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из наиболее перспективных направлений развития современной робототехники является разработка и создание промышленных роботов, выполняющих широкий круг операций в качестве основного технологического оборудования.

Важным фактором обеспечения высокой эффективности производства является внедрение гибких технологий, реализация которых возможна только при использовании современного технологического оборудования, построенного на основе последних достижений мировой науки и техники в области компьютерных методов управления сложным движением машин.

Обеспечение функциональной гибкости робота, используемого в качестве основного технологического оборудования, может быть достигнуто при создании принципиально новых подходов к управлению движением, позволяющих оперативно формировать алгоритмы управления в соответствии с требованиями технологического процесса при изменяемой конфигурации системы.

Ограниченные возможности в управлении сложным движением роботов значительно затрудняет реализацию гибкого технологического процесса. Перспективным способом решения этой проблемы является создание принципиально новой функционально-гибкой системы управления сложным движением роботов, реализующей концепцию построения открытых систем управления.

Бурное развитие вычислительной техники и использование новых высокопроизводительных процессоров в последние годы позволяют реализовать принципиально новый тип открытых систем управления роботами, который характеризуется высокими показателями качества процесса управления и расширенным доступом к параметрам системы. Эта концепция построения функционально гибких систем управления получила название системы управления открытого типа или открытая система. Ее использование позволяет значительно снизить стоимость производственного оборудования и решить проблему реализуемости гибкого технологического процесса и формирования алгоритмов управления сложным движением.

Цель работы

Основной целью работы является повышение эффективности роботизированного технологического оборудования, путем обеспечения функциональной гибкости роботов при создании нового вида систем управления открытого типа.

Основные задачи работы

Создание системы управления движением открытого типа, обеспечивающей высокую степень функциональной гибкости робота, потребовало решения следующих научно-технические задач:

1. Определение рациональной структуры и состава робототехнической системы, позволяющей реализовывать принцип открытости построения систем управления сложным движением. Обоснование выбора программного и аппаратного обеспечения для реализации системы.

2. Разработка методики построения и создание операционной системы контроллера управления исполнительными устройствами робота.

3. Разработка и реализация алгоритмов планирования и оптимизации траектории движения робота для различных технологических задач.

4. Идентификация динамических параметров системы и настройка приводов комплекса мехатронных модулей для заданного технологического процесса.

5. Решение прикладных вопросов проектирования функционально гибких систем управления роботами и выработка рекомендаций по их применению.

Настоящая диссертационная работа основывается на исследованиях, достигнутых в нашей стране научными коллективами, руководстве которыми осуществляли Попов Е.П., Охоцимский Д.Е., СоломенцеЕ Ю.М., Балакшин Б.С., Корендясев А.И., Кулешов B.C., Крутько П.Д., Ла-кота H.A., Ющенко A.C.

Значительные достижения в области планирования и оптимизации движения роботов имеют и иностранные ученые Шомло Я., Хорват М., Асада X., Вукобратович М., Казеруни X., Уитни Д.Е., Шин К.Ж. и Мак-Кэй Н.Д. и целый ряд других.

Исследование эффективности предложенных алгоритмов и работоспособности системы управления в целом осуществлено с помощью экспериментального комплекса, созданного на базе промышленного роботг

"УР-2,5 в Будапештском техническом университете в рамках совместно-

о проекта с Московским государственным технологическим ■ниверситетом "СТАНКИН".

ручная новизна

- Разработана методика графического программирования систем

'правления движением исполнительных устройств роботов и мехатрон-1ых модулей, базирующаяся на современных технологиях создания опе-»ационных систем и принципах объектно-ориентированного программи-ювания, которая отличается от традиционных удобством и простотой -юльзовательского интерфейса и позволяет создавать системы реаль-юго времени.

- Предложен геометрический способ формирования закона движе-1ия рабочего органа робота по заданной траектории движения с оптими-ацией по быстродействию, основанный на разработанной математиче-:кой модели манипулятора в виде совокупности трех квадратичных [зорм. -•.,•■-.

- Созданы алгоритмы компьютерного управления движением тех-юлогического робота на основе системы графического программирова-|ия LabViEW, геометрического представления математической модели юбота и формализации требований технологического процесса, кото->ые учитывают изменение параметров объекта управления.

"фактическая ценность работы

- Предложена инженерная методика проектирования функциональ-ю гибкой системы управления роботом, использующая графический 1зык программирования.

- Реализована функционально гибкая система управления, которая • юзволяет осуществлять управление различными типами манипулято-юв в РТК.

- Разработан и внедрен пакет прикладных программ управления -гантурным движением робота для реализации гибких технологических

)пераций.

- Предложенная в работе функционально гибкая система управления позволила повысить производительность РТК механообработки за . ;чет использования новых способов формирования законов движения эобота.

Зеализация результатов работы

эеализована открытая система управления, позволяющая осуществлять /правление различными типами манипуляторов в гибкой технологичет жой среде.

Разработан и внедрен пакет прикладных программ и библиотек /правления сложным движением робота, позволяющих упростить реа-

лизацию гибких технологических процессов и повысить производитель ность робота, используемого в ■ качестве основного технологическое оборудования, за счет использования новых способов формирована законов движения робота по заданной траектории.

Созданные инженерная методика проектирования и системе управления роботом внедрены в экспериментальный комплекс, позволяющий повысить производительность РТК механообработки в Буда пештском Техническом Университете.

Апробация результатов работы

Основные положения и результаты диссертации были доложены и обсуждены на восьмом ме>едународном симпозиуме "Применение микрокомпьютеров и микропроцессорной техники" - Будапешт (ВНР), 12 октября

1994 г. ; на международном рабочем совещании "Робототехника" Вена (Австрия), 6-8 Июня 1995 г.; на международном рабочем совещании "Новые компьютерные технологии в системах управления" 13-19 Августе

1995 г. Переславль-Залесский, Россия.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и включает в себя введение, пять глав с краткими выводами, заключение, список литературы из 113 наименований и приложение с описанием разработанных программ и актами о внедрении результатов работы. Работа содержит 36 рисунков, 4 таблицы и 20 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности рассматриваемой научно-технической задачи повышения гибкости роботов, используемых в качестве основного технологического оборудования, а тан же формулируется цель и основные задачи исследования, приводятся сведения о современном состоянии проблемы управления движением промышленных роботов и мехатронных модулей и о практической реализации результатов диссертации.

В первой главе дается постановка научно-технической задачи построения системы управления, позволяющей обеспечивать функциональную гибкость робота в процессе производства.

Функционально гибкая система управления роботом обеспечивает: • переналадку РТК на новые технологические операции (технологическая гибкость робота);

» возможность изменять кинематическую схему робота при смене технологической операции (гибкость кинематики манипулятора);

• компенсацию влияние изменения инерционных характеристик технологической оснастки при смене технологической операции (гибкость динамических параметров манипулятора);

» возможность использовать различные типы датчиков обратной связи, очувствления и внешней информации (гибкость структуры очувствления робота);

» обслуживание системы управления различными группами пользователей (например, специалистами в областях окраски, сварки, формообразования и т.п.).

Реализации функционально гибкой системы управления предъявляет повышенные требования к формированию концепции построения системы.

Традиционные системы управления роботами используют, так называемую.закрытую концепцию построения систем, основным недостат-<ом которой является отсутствие у пользователя возможности вмешаться в процесс управления движением и изменить какие - либо параметры движения, что затрудняет реализацию гибких технологических процессов. Наиболее распространенными системами управления, использующими закрытую концепцию являются системы "Сфера 36", "Сфера 56" [Республика Белоруссия), "Микроматика" (Венгерская Республика), "Ме-катроника" (Англия).

Одним из способов решения задачи построения функционально -ибкой системы управления, позволяющей повысить эффективность использования технологических роботов, является применение концепции построения открытых систем управления сложным движением. Больших /спехов в создании универсальных контроллеров для построения систем управления мехатронными модулями, реализующих открытую кон-депцию, достигли фирмы nyLogic (США), Parker (Англия), dSpace (Германия). На основе анализа их опыта в построении систем управления движением роботов можно заключить, что основным преимуществом /помянутых систем, является использование концепции открытости контроллера приводов, а основным недостатком является отсутствие программного обеспечения, позволяющего упростить процесс реализации алгоритмов управления роботами с числом степеней подвижности больше двух.

Концепция построения открытых систем управления определяется следующими основными факторами:

• возможностью быстрой смены алгоритмов управления движением,

• возможностью доступа и изменения параметров движения в процессе самого движения (положение, скорость, ускорение, ошибки по положению и скорости по каждой оси),

широкой возможностью интеграции с другим оборудованием (подключение различных датчиков, подключение к локальным сетям и т.п.),

• возможностью смены типа управляемого силового привода,

* возможностью смены кинематической схемы механической части модуля (изменение числа степеней подвижности, размеров звеньев),

•■• возможностью смены датчиков информации.

Для реализации функционально гибкой системы управления роботами наиболее целесообразным является использование концепции построения открытой систем управления движением, так как она наиболее полно отвечает высоким требованиям реализации гибких технологических процессов. На Рис. 1 показана блок-схема предлагаемой функционально гибкой системы управления открытого типа, состоящей из двух частей: программного обеспечения; технического обеспечения.

На основе требований открытости построения систем управления сложным движением к программному и техническому обеспечению в качестве инструментального программного средства принята графическая система программирования LabVIEW, а в качестве контроллера движения выбран универсальный контроллер управления сложным движением открытого типа Tech 80 серии 5650 (США).

. Программное обеспечение

1 Инструментальное программное ! \ обеспечение ЬаЬУГЕ1^

Операционная система контроллера (библиотека ВЙ)

Сервисное программное обеспечение (библиотека ВИ)

ДСП серво-контроллер серии 5650

Блок преобразования и сопряжения с роботом

Техническое обеспечение

Рис. 1. Блок схема функционально гибкой системы управления технологическим роботом.

Вторая глава посвящена методике построения и реализации операционной системы контроллера движения.

Для разработки операционной системы контроллера движения использована инструментальная система графического программирования LabVIEW, базирующаяся на современных технологиях создания опера ционных систем и принципах объектно-ориентированного программирования, которая отличается от традиционных удобством и простотой пользовательского интерфейса, а также позволяет создавать сложные системы, работающие в реальном времени. Программирование е LabVIEW осуществляется путем соединения виртуальных инструментоЕ на экране дисплея в последовательности, определяемой замыслом программиста. Последующее объединение виртуальных инструментов в самостоятельный виртуальный инструмент позволяет впоследствии использовать его для построения виртуальных инструментов более высокого уровня.

На основе общих подходов к принципам программирования е LabVIEW разработана методика создания библиотеки операционной системы контроллера управления движением, позволяющая повысить надежность и безопасность работы робота.

Основные этапы создания виртуального инструмента библиотеки операционной системы контроллера 56550 составляют:

1. Создание панели управления виртуального инструмента.

2. Создание блок-диаграммы виртуального инструмента.

3. Создание соединителя виртуальных инструментов.

4. Создание графического представления (иконы) виртуального инстру мента.

5. Составление самодокументированного сопровождения виртуальногс инструмента.

6. Компиляция библиотеки.

Библиотека операционной системы контроллера движения пред назначена для непосредственного управления движением исполнитель ных приводов робота, а так же для управления информационным пото ком между роботом и управляющим компьютером. Библиотека реализо вана для контроллера серии 5650 и содержит 150 команд со следующи ми основными возможностями:

• загрузка начальных параметров системы (тип управляющего сигнала значения коэффициентов ПИД регулятора, тип обратной связи т. п.),

• управление движением (команды движения, остановки, установю скорости и ускорения, задания типа профиля движения),

• ' установка входов и выходов, функции конфигурации системы (полярность сигналов с различных датчиков, установка аварийных сигналов, калибровка и т. п.),

• установка начального положения осей в любой точке рабочей зоны,

• установка ограничений на движение для установки рабочей зоны робота исходя из требований технологического процесса,

• трассировка выполнения программ.

Набор команд разработанной библиотеки реализован для управления манипулятором "ТУР 2,5" и приведен в приложении 1 диссертационной работы.

Третья глава посвящена разработке и реализации алгоритмов планирования и оптимизации траектории движения робота в различных технологических средах.

Под оптимальной понимается такая траектория движения исполнительных систем, которая обеспечивает максимальную производительность робота при выполнении технологической операции, и следовательно наибольшую эффективность оборудования.

Предлагаемый в работе комплекс алгоритмов планирования и оптимизации заданной траектории движения (рис. 2.) базируется на математических моделях манипулятора, построение которых подробно описано в работах Вукобратовича М., Шомло Я., Кулешова B.C., Подураева Ю.В., Шин М.

Технологический Заданная

процесс траектория

т

Предварительная оптимизация

Рис. 2. Комплекс алгоритмов планирования и оптимизации заданной траектории по критерию максимальной производительности

Заданная траектория движения включает участки ускоренного движения (где ускорение приближается к максимально допустимой ве-

личине, например, во время начала движения), участок установившегося по скорости движения и участок торможения. Процесс планирована и оптимизации заданной траектории состоит из следующих этапов:

• Исходя из требований технологического процесса выбираютс? следующие параметры движения: скорость установившегося движения максимальное ускорение; точность движения по траектории. Этк параметры и описание заданной траектории движения являются входными данными комплекса алгоритмов планирования и оптимизации траектории движения робота.

• На основе входных данных производится предварительная оптимизация, суть которой заключается в следующем: используя известные кинематические параметры робота, производится расчет оптимального по производительности положения и ориентации заданной траекто рии движения в рабочей зоне робота.

• Полученная на предыдущем этапе траектория движения подвер гается первичной оптимизации, где производится расчет оптимальногс по производительности закона движения робота на участке установив шегося движения. Во время выполнения первичной оптимизации проис ходит проверка реализуемости ускорения, так как на участках разгонг или торможения расчетное значение ускорения может превышать до пустимое, что приводит к потере точности движения по траектории. Дан ная процедура называется вторичной оптимизацией заданной траекто рии.

При проведении вторичной оптимизации рассчитывается зако! движения робота на участках ускоренного движения, где происходи-превышение максимально допустимых ускорений.

Заключительным этапом алгоритма является пересылка закон; движения, рассчитанного на предыдущих этапах, на контроллер управ ления приводами робота путем непосредственного выполнения коман; операционной системы.

Алгоритм первичной оптимизации основан на расчете максималь ной скорости движения по траектории в текущий момент времен! (контурной скорости), которая ограниченна максимально допустимым! частотами вращения двигателей робота. Оптимальная контурная ско рость определяется следующим образом

где ¡=1,2,...п,

КД - модуль контурной скорости, когда частота вращения двигателя го звена робота достигает своих максимального значения.

М - . ■ (2)

где

компонента вектора максимально допустимых частот вращения двигателей робота,

компоненты ]-ой строки обратной матрицы Якоби, тг компонента единичного вектора касательной к траектории движения.

Для проведения вторичной оптимизации используется динамическая модель манипулятора в Римановом пространстве, предложенная в работах Подураева Ю.В. и Шомло Я. Движение является оптимальным, если рабочий орган перемещается по заданной траектории и при этом по крайней мере один из приводов развивает максимальный момент. Результатом обеспечения оптимизации ускоренного участка траектории является максимально допустимое ускорение, записанное в следующем параметрическом виде

(3)

я =

¿Х*

где

я - лонгальный параметр,

РЗ - метрический коэффициент,

- проекция вектора эквивалентной силы на касательную к траектории,

л = к ■ метрический коэффициент определяет отношения движений в Евклидовом и Римановом пространствах, где

5 = л/2г- параметр предложенный Синджем, а Т кинетическая энергия манипулятора.

Задача максимизации параметрического ускорения в формуле (3) сводится к определению максимума , что осуществляется с использованием значений максимально допустимых моментов, развиваемых двигателями робота.

Геометрический метод анализа манипулятора позволяет исследовать кинематическую и динамическую модели робота простым и наглядным образом. Данный метод обеспечивает реализацию (в реальном режиме времени) алгоритмов оптимизации и планирования заданной траектории движения робота путем нахождения инвариантов следующих величин:

1. Квадрата контурной скорости рабочего органа робота, заданной следующим уравнением цт-7''1-д = \ на норме дгд = 1. Характеристической поверхностью данного уравнения является эллипсоид кинематики.

2. Кинетическая энергия манипулятора, описываемая следующим уравнением %т= \ на норме дтд=1, где н - тензор инерции манипу-

лятора. Характеристической поверхностью данного уравнения.являета эллипсоид инерции. _

3. Потенциальная энергия манипулятора в виде атСа = 1, на норм« ата = 1, где и - матрица жесткостей манипулятора, а а- векто[ приращения обобщенных координат манипулятора. Характеристическо! поверхностью данного уравнения является эллипсоид жесткости.

Исследуя изменение ориентации и размеров эллипсоидов кине матики, инерции и жесткости во время движения, можно проводить ана лиз динамической модели манипулятора. Например, изменение разме ров эллипсоида инерции в геометрической модели соответствует изме нению кориолисовых сил в уравнении записанном в форме Лагранжа 2 го рода.

Четвертая глава посвящена вопросу реализации алгоритмов оп тимизации траектории движения на базе 1.аЬ\ЛЕ\Л/. Реализация описан ных выше алгоритмов осуществляется с использованием ранее разра ботанных библиотек операционной системы контроллера движения I сервисной библиотеки, а так же с использованием инструментально! системы 1_аЬ\/1ЕУ\/.

Построение скоростной карты рабочей зоны манипулятор, является необходимой процедурой для реализации алгоритмов предва рительной оптимизации заданной траектории на основе анализа пове дения эллипсоида кинематики при изменении конфигурации руки робот, в пределах рабочей зоны робота. Построение энергетической карты ра бочей зоны робота требуется для проведения вторичной оптимизации осуществляемой путем анализа эллипсоида инерции при измененш конфигурации манипулятора в пределах той же рабочей зоны.

На основе математических моделей манипулятора и алгоритма планирования и оптимизации траектории, приведенных в главе 3, разра ботано программное обеспечение, осуществляющее три этапа оптими зации. Блок-диаграммы и краткое описание основных виртуальных инст рументов, составленных для реализации процесса трехуровневой опти мизации и выполнения результирующего движения, приведены в прило жении к работе.

Из-за нелинейности математической модели манипулятора на ка чество выполнения технологического процесса (например, на точност! движения по траектории) влияет место расположение траектории в ра бочей зоне робота. Сутью геометрического метода учета требовани! технологического процесса при планировании движения является опи сание общих требований технологического процесса с помощью дву эллипсоидов, т. е. выработка рекомендации по взаимной ориентаци этих эллипсоидов во время движения вдоль траектории. Так как их ору ентация является функцией конфигурации манипулятора, то требовани

технологического процесса сведутся к выбору положения и ориентации заданной траектории движения в рабочей зоне робота, что показано на <онкретном примере анализа технологической операции лазерной рез-

<и.

В пятой главе проводятся экспериментальные исследования функционально гибкой системы управления роботами, а так же приведены основные рекомендаций по ее применению в мехатронике и ро-эототехнике.

Экспериментальные исследования проводились в лаборатории <афедры производственной инженерии Будапештского технического университета с целью проверки работоспособности предлагаемой в диссертационной работе системы управления и выработке основных ре-сомендаций по ее применению. Оценка производится на основе сравнительного анализа основных показателей качества движения робота, по-пученных в результате эксперимента, при выполнении команд предлагаемой и стандартной системами управления.

Исследование профиля траектории движения и проверка точности движения вдоль заданной траектории для осуществления технологического процесса лазерной резки дало следующие результаты: в ре-киме движения РТР для обеих систем была получена одинаковая точность позиционирования 0.3 мм; в режиме контурного управления при сонтурной скорости 0,5 м/с получена точность следования контуру для традиционной системы 1 мм и 0.4 мм для разработанной системы /правления.

Процесс идентификации динамических параметров осуществля-этся с помощью настройки коэффициентов ПИД регулятора под конфетный технологический процесс. После проведения процедуры идентификации динамических параметров 2-й степени подвижности робота ТУР 2,5" получены следующие значения коэффициентов ПИД регулято-эа: Кп = 70, Кл =2.52.

Для проверки технологической гибкости системы необходимо реа-пизовать несколько технологических операций, отличающихся весо --абаритными характеристиками оснастки, и проверить удовлетворяют пи параметры движения установленному критерию. В качестве примера эассмотрим технологические операции лазерной и водяной резки пластмассового листа толщиной 5 мм. с помощью робота "ТУР 2,5" и разработанной системы управления. Основные показатели данной технологической операции приведены в таблице 1.

Таблица 1. Показатели технологической операции резки

Вид технологической операции резки Лазерная резка Резка струей воды

Вес рабочего органа закрепленного в схвате робота 15 кг 20 кг

Вес дополнительного оборудования 10 кг. закреплено на 1-м звене робота. нет

Скорость движения вдоль траектории 0.7 м/с 0.45 м/с

Максимально допустимое ускорение 0.05 м/с' не ограничено

Точность движения по траектории 0.5 мм 0.5 мм

Перед началом эксперимента была проведена идентификация динамических параметров для каждого технологического процесса. Полученные значения коэффициентов ПИД регулятора приведены в таблице 2 и используются программой для реализации движения.

Таблица 2. Значения коэффициентов ПИД регулятора для двух типов технологическое процесса.

Кп Ка

Лазерная резка 1-е звено 75 2-е звено 60 1-е звено 2.6 2-е звено 2.1

Водяная резка 1-е звено 82 2-е звено 70 1-е звено 2.9 2-е звено 2.5

В процессе движения по заданной траектории для каждой технологической операции проводился анализ точности движения вдоль заданной траектории рабочей точки манипулятора с помощью команд операционной системы контроллера движения. Графики зависимости ошибки позиционирования 1-го и 2-го звеньев от длины пути вдоль заданной траектории для технологического процесса лазерной резки приведены на рис. 3.

Рис. 3. Графики зависимости ошибки позиционирования £ [угл. градусов] от длинны пути Л [мм] для технологических операций лазерной (а) и водяной резки (б).

Как видно из приведенных выше графиков, максимальная ошибка е превышает 0.3 угл. градусов . Таким образом можно сделать вывод, го данная система управления обеспечивает заданную точность дви-ения вдоль траектории в обоих технологических операциях, а значит вляется функционально гибкой системой управления роботом.

Необходимость проведения исследования динамической гибкости обота обосновывается тем, что его динамические параметры изменяйся в зависимости от конфигурации манипулятора. Таким образом точ-ость движения по заданной траектории, будет меняться в зависимости т расположения траектории в рабочей зоне робота. Эксперимент про-одился в два этапа: 1-й этап при постоянных коэффициентах ПИД регу-ятора и 2-й этап при коэффициентах регулятора зависящих от угла по-орота 2-го звена. Результаты эксперимента приведены в таблице 3.

Таблица 3. Влияние положения 2-го звена на точность _позиционирования схвата._

Этап 2

Угол 2-го звена 0° 90° 0° 90°

Точность позицио- 1 мм 0.4 0.3 мм 0.3 мм

нирования мм

Как видно из таблицы 3 при проведении эксперимента на втором тапе точность позиционирования не изменяется при изменении места асположения траектории в рабочей зоне робота, а следовательно редлагаемая в диссертационной работе система действительно явля-тся гибкой к изменению инерционных параметров системы.

В приложении приведены основные виртуальные инструменте разработанных библиотек операционной системы контроллера движе ния и сервисной библиотеки, а так же приведены блок-диаграммы неко торых из них.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным содержанием работы является повышение эффектив ности технологических роботовээсчет использования функционалы* гибких систем управления открытого типа.

Решение указанной задачи опирается на следующие научные i практические результаты диссертационной работы:

1. На основе анализа принципов открытости систем управлени) предложен метод выбора рациональной структуры системы управлени: сложным движением робота, а также обоснован выбор программной (инструментального) и технического обеспечения.

2. Разработана методика построения функционально гибкой систе мы программного обеспечения для реализации алгоритмов управлени: сложным движением, обеспечивающая создание базовой (операцион ной системы контроллера) и сервисной библиотек.

3. На основе методики построения функционально гибкой систем! программного обеспечения реализованы библиотека операционной сис темы контроллера движения серии 5650 (150 команд) и сервисная биб лиотека для манипуляторов типа SCARA (25 команд).

4. На основе анализа кинематической и динамической моделей me нипулятора, а так же их геометрической интерпретации, разработаны реализованы алгоритмы комплексной оптимизации траектории движе ния рабочего органа робота в различных технологических средах. Дос товерность и эффективность которых подтверждена экспериментально,

5. На основе принципов идентификации параметров приводов ра: работана методика определения динамических параметров манипулятс ра или комплекса мехатронных модулей для заданного технологическс го процесса. Проведено экспериментальное исследование данной мете дики на роботе "ТУР 2,5".

6. Произведено экспериментальное исследование разработанной систе мы управления сложным движением и выработаны практические рекомендации по ее применению.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. J. Somlo, К. Karlov Optimal Cruising and Transient Motion of Robots // Proceedings of the Eighth Symposium on Microcomputer and Microprocessor Applications. October 12 1994, Vol. II.

2. J. Somlo, K. Karlov Time-Optimal Contour Following by Robots // Hh International Workshop on Robotics in Alpe-Adria Region, Vol. I, July 6-8 1995.

3. Somlo J., Karlov K., Grishakov Y. SmariMECHATRONICS Motion Control System // International Workshop, New Computer Technologies in Control Systems, August 13-19, 1995, Pereslavl-Zalessky, Russia.

4. Карлов К., Подураев Ю. Открытая система управления роботами и мехатронными модулями, реализованная на базе системы про-раммирования LabVIEW // Тезисы международного научного Конгресса ¡тудентов, аспирантов, молодых ученых. - Москва 1996 г.