Sterowanie w układach manipulacyjnych i robotach

Układy sterowania mają za zadanie:

a) generowanie sygnałów sterujących napędami jednostek ruchu w oparciu o określony program,
b) realizację programu ruchów,
c) reagowanie na zdarzenia zachodzące w otoczeniu robota oraz umożliwienie sterowania ręcznego.

Pod pojęciem struktura funkcjonalna układu sterowania robota należy rozumieć zbiór algorytmów sterowania realizowanych przez układ sterowania wraz z powiązaniami pomiędzy algorytmami (rys. 4.48).

Rys. 4.48. Struktura układu sterowania robota 

Obiektem sterowania jest manipulator 4 wraz z napędami 3 oraz maszyny technologiczne 5. Blok sterujący 2 na podstawie sygnałów o stanie manipulatora (czujniki 6), o stanie maszyn technologicznych (czujniki 7), stanie otoczenia robota (czujniki 8) i poleceń operatora 1 generuje sygnały sterujące napędami manipulatora.

Istotną cechą układów sterowania robotów jest hierarchiczność ich struktury funkcjonalnej. Struktura hierarchiczna wiąże się z wyodrębnieniem określonych warstw (poziomów) sterowania i polega na generowaniu przez warstwę wyższą parametrów niezbędnych do realizowania założonych algorytmów przez warstwę niższą. W układach sterowania współczesnych robotów
wyróżnić można co najmniej dwie warstwy: warstwę sterowania napędów (warstwa niższa) i warstwę koordynowania napędów (warstwa wyższa). Roboty wyższych generacji mogą mieć jeszcze wyższe warstwy, np: warstwa wyznaczania trajektorii ruchu, warstwa adaptacji, optymalizacji, strategii działania itp. Pomiędzy warstwami zachodzi wymiana informacji i przesyłanie rozkazów. Informacje uzyskiwane z zewnątrz na określonym poziomie są wykorzystywane i po odpowiedniej selekcji i przetworzeniu przesyłane do warstw wyższych. Od warstw wyższych przesyłane są do warstw niższych rozkazy powodujące zmianę ich
algorytmów oraz parametrów.

Rys. 4.49. Klasyfikacja sterowań robotów.

W sterowaniu punktowym (PTP) następuje przemieszczenie obiektu manipulacji z jednego położenia do następnego bez kontroli przebiegu zmian położeń pośrednich, istotny jest punkt początkowy oraz punkt końcowy. Sterowanie tego typu stosowane jest w przypadku wykonywania przez robot prostych czynności, np. zgrzewanie punktowe.

Sterowanie ciągłe (CP) polega na przemieszczeniu obiektu manipulacji z jednego położenia w drugie po określonym torze z określoną prędkością. W sterowaniu według ścieżki ciągłej użytkownik narzuca robotowi ścieżkę ruchu z zaprogramowaną prędkością między pozycjami zadanymi. W sterowaniu adaptacyjnym parametry procedury sterowania są nastawiane
sygnałami reprezentującymi stany wykryte podczas procesu. Klasyfikację sterowań robotów przedstawiono na rys. 4.49.

Opracowanie na podstawie materiałów KOWEZiU.