Robotų technika

ROBOTŲ TECHNIKA 1.1. Pramoninių robotų projektavimo principai Robotizuotujų gamybos sistemų komponavimą ir jų technines charakteristikas lemia naudojamųjų robotų konstrukcija. Projektuojant robotizuotus technologinius kompleksus (RTK) ar kitokias lanksčiąsias gamybos sistemas, atsižvelgiant į automatizuotosios gamybos reikalavimus, reikia parinkti robotų tipus, jų valdymo sistemas, manipuliatorių kinematinę struktūrą ir jų parametrus. Jeigu tokių PR pramonė negamina, reikia parengti artimiausio pagal charakteristikas modelio modifikavimo projektą. Kai prototipo parametrai labai skiriasi nuo nustatytų, tokio roboto modifikuoti neverta. Tuomet kuriamas naujas roboto modelis, kurio svarbiausios funkcinės, konstrukcinės ir eksploatacinės charakteristikos turi būti glaudžiai susijusios su kitų gamybinės sistemos elementų charakteristikomis. Funkcinės charakteristikos - kinematinių porų skaičius, jų tarpusavio išdėstymas ir rūšis; roboto grandžių poslinkių ir posūkių diapazonas ir pozicionavimo tikslumas: darbo zonos forma, matmenys ir išdėstymas; roboto darbo programavimo metodas ir svarbiausios komandos; valdymo sistemos ryšio su kitais įrenginiais charakteristikos; roboto keliamoji galia; darbo įtaisų technologinės apkrovos; greičių ir pagreičių diapazonai; griebtuvų technologinės galimybės. Konstrukcinės charakteristikos - PR montavimo būdas; darbo erdvės forma, matmenys ir išdėstymas: judrumo laipsnių tarpusavio padėties reguliavimo būdai ir diapazonai; sisteminės pozicionavimo paklaidos; maksimalūs įsibėgėjimo ir stabdymo pagreičiai; manipuliatoriaus standumas; roboto masė. matmenys ir kt. Eksploatacinės charakteristikos - patikimumo ir pataisomumo rodikliai: perderinimo naujam manipuliavimo objektui arba darbo režimui trukmė; maitinimo šaltiniai ir naudojamoji galia; darbų sauga; kaina ir kt. Naujai projektuojamas PR, kaip lanksčiosios gamybos sistemos techninė priemonė, turi tenkinti šiuos reikalavimus : • turi užtikrinti lanksčiojo gamybos modulio ( LGM ) ar kitos sistemos funkcijas ir nustatytus technologinio proceso parametrus: • turi užtikrinti gamybos proceso lankstumą ir stabilų LGM ar kitos sistemos darbą automatiniu režimu (lankstumas - galimybė perderinti pereinant prie kito gaminio gamybos); • turi būti ekonomiškas, t. y. kiek galima pigesnis, nebrangiai eksploatuojamas, racionalios konstrukcijos; • turi patikimai dirbti; • lyginamieji medžiagų ir energijos imlumo rodikliai turi būti artimi geriausiems pasaulio pavyzdžiams. PR parametrai parenkami išanalizavus technologinius veiksnius. Remiantis ekonominiais reikalavimais, būtina minimizuoti judrumo laipsnių skaičių, taip pat darbo įtaiso poslinkius esant didžiausiai leistinajai pozicionavimo paklaidai. Parenkant racionaliausią PR kinematinę schemą ir komponavimą, reikia žiūrėti, ar bus galima sutapdinti aptarnaujamų technologinių įrenginių darbo zonas, mažinti darbo įtaiso perkėlimo į darbo zoną variantų skaičių. Parenkant PR komponavimo ir kinematinę schemą. būtina atsižvelgti į darbo zonos apimtį ir formą; darbo įtaiso judesių trajektorijos atitiktį technologiniam procesui; valdymo sistemos galimybes vienu metu valdyti kelių judrumo laipsnių judesius; konstrukcijos paprastumą. PR dinaminiai parametrai (judesių greičiai, masės, pagreičiai, laisvųjų svyravimų dažnis) nustatomi, atsižvelgiant į LGM našumą, darbo įtaiso persislinkimus. Leistinoji pozicionavimo paklaida nustatoma atsižvelgiant į technologinius (gamybos proceso) reikalavimus ir naudojant atsargos koeficientą KA =1,2 ...1,3. Projektuojant roboto mechaninę dalį. atsižvelgiama į tai. kad ją sudaro dvi sistemos: mechaninė laikymo sistema ( MLS ) ir vykdymo sistema ( VS ). Jos yra tarpusavyje susijusios, tačiau skiriasi funkcine paskirtimi. MLS - tai neuždara kinematinė grandinė, užtikrinanti darbo zonos formą ir apimtį. Ant jos išdėstomi VS mechanizmai ir mazgai, suteikiantys judesius MLS grandims. VS lemia dinaminius ir tikslumo parametrus. Nustatant mechaninės sistemos standumą, reikia atsižvelgti į leistinu inercijos jėgų veikiamo darbo įtaiso poslinkius pozicionavimo metu. Ml. deformacija sudaro 85...95% suminės roboto deformacijos. V deformacija siekia 5 ... 15% ir priklauso nuo perdavimo mechanizmu konstrukcijos. Jie skirti variklio judesiui perduoti manipuliatoriaus vykdymo grandžiai. Perdavimo mechanizmai (sraigtiniai, krumpliastiebiniai. grandininiai. Maltos, taip pat lyninės ir krumpliuotojo diržo perdavos vieno fonuos judesį keičia kilos formos judesiu. PR ar kito įrenginio projektavimą pradedamas nuo techninių reikalavimų, kurie sudaromi atsižvelgiant į j 0 , atspindžio spindulys nueina ilgesnį kelią ir matavimo taške tarp dviejų spindulių susidaro fazių skirtumas (7.5 pav., b). Tada gaunama: Jeigu fazių skirtumas θ = 360°, abi šviesos bangos sutampa. Šiuo atveju, matuojant tik fazių skirtumą, dydžiai S = L ir S = L +nλ(n = 1,2,. ) nesiskiria. Taigi atstumą S galima nustatyti tik tada, kai θ λ . Įrašius S = L+2D vertę į (7.11) lygtį, gaunama išraiška kuria nusakomas atstumas per fazių skirtumą, kai žinomas šviesos bangos ilgis. Remiantis (7.12) lygtimi, gaunama išvada, kad robotų technikoje mažo bangos ilgio lazerius naudoti netikslinga (pavyzdžiui, helio ir neono lazerių λ = 632,8-10-9 m). Norint matuoti atstumą pagal fazių skirtumą, lazerio spindulio amplitudė moduliuojama žymiai didesnio ilgio banga (7.6 pav.). Pavyzdžiui, 10Hz dažnio bangos ilgis yra 30 metrų. Matavimo procedūra, naudojant moduliuotąjį signalą, nesikeičia, tik atskaitymo signalas bus moduliavimo funkcija. Moduliuotas lazerio signalas nukreipiamas į objektą, o grįžtantis signalas demoduliuojamas, lyginamas su siunčiamuoju ir nustatomas jų fazių skirtumas. Šiuo atveju matuojama patogesniame bangų ilgių diapazone, o (7.12) išraiška galioja. 7.6 pav. Pagal amplitudę didesnio ilgio banga moduliuotas banginis signalas Matavimo, naudojant nenutrūkstamą lazerio spindulį, metodu, galima gauti informaciją apie atvaizdo ryškumą (kuo arčiau, tuo ryškiau). Tačiau šiam metodui, palyginti su impulsiniu metodu, naudojama didesnė spinduliuojamoji galia. Norint sumažinti abiejų metodų atstumo matavimo paklaidas, atspindžio signalas vidurkinamas. Dažnai matavimo tikslumą lemia triukšmas. Kai matavimo bandymai nepriklausomi, standartinis matuojamo dydžio nuokrypis nuo vidurkio lygus 1/√N standartinio triukšmo nuokrypio (N – suvidurkintų bandymų skaičius). Taigi, kuo ilgiau vidurkinama, tuo mažesnės atstumo matavimo paklaidos. Signalo sklidimo trukmės matavimu paremtas ir ultragarsinių atstumo matuoklių darbas. Ultragarsinis signalas siunčiamas per trumpą laiko tarpą, ir fiksuojamas laiko intervalas tarp siunčiamojo ir atspindėtojo signalų. Žinant garso sklidimo greitį supančioje aplinkoje, lengvai nustatomas atstumas iki atspindžio paviršiaus. Pavyzdžiui, firmos „Poliaroidas" ultragarsinės matavimo sistemos jutiklis siunčia 10-3 s trukmės signalą, sudarytą iš 56 keturių dažnių impulsų (50, 53, 57 ir 60 kHz). Nuo objekto atsispindėjęs signalas nukreipiamas į tą patį jutiklį, siunčiamas į stiprintuvą ir indikacijos sistemą. Sistema matuoja atstumą 0.3... 10 m diapazone ±25 mm tikslumu. 2.2.3. Lokacinių atstumo matuoklių naudojimo pavyzdžiai Lokacinės jutimo sistemos leidžia robotui aptikti judančius ir nejudančius objektus, nustatyti jų padėtį, nutaikyti ir paimti objektus. Lokacines sistemas turintys robotai padeda automatizuoti daugelį technologinių operacijų. Robotai, turintys ultragarsinę lokacinę sistemą (7.7 pav.), naudojami detalėms paimti nuo konvejerio ir sudėti į paletę. Atlikdamas šią operaciją, robotas turi ne tik lokacine sistema aptikti objektą paieškos zonoje, bet ir atlikti nustatytus judesius, kad nutaikytų griebtuvą į objektą. Ši operacija ypatinga tuo, kad objekto paėmimo metu roboto judesio greitis objekto atžvilgiu turi būti lygus nuliui. Priešingu atveju roboto griebtuvas gali smūgiuoti į objektą, kuris apvirs arba bus numestas nuo konvejerio. Lokacinės sistemos plačiai naudojamos kaip automatinių cechų transportavimo judėjimo saugumo jutikliai (7.8 pav.). Ruošinių gabenimo iš sandėlio prie staklių automatinių vežimėlių masė būna 50...1000 kg, o jų judesio greitis iki 1m/s. Kai vežimėlio kelyje pasitaiko kliūtis, staigiai jo sustabdyti neįmanoma. Dėl to automatiniai vežimėliai turi lokatorius, kurie aptinka kliūtis judesio kryptimi ir juos sustabdo arba duoda garsinį arba šviesos signalą. 7.7 pav. Robotas su ultragarsine sistema: 1 - juostinis konvejeris; 2 lokaciniai jutikliai; 3 - robotas; 4 – paletė 7.8 pav. Automatinio cecho transporto lokacinė judėjimo saugumo sistema: 1 - automatinis vežimėlis; 2 - ruošinių paletė; 3 -robotas; 4 - signalo šaltinis; 5 - atspindžio signalas; 6 -zondavimo signalas; 7 - signalo imtuvai; 8 - tamprusis buferis Sudarant ir apskaičiuojant robotų valdymo programas, reikia žinoti jų kinematinius ir dinaminius parametrus. Net to paties tipo robotų šie parametrai gali gerokai skirtis. Naudojant lokacines sistemas, galima nustatyti kiekvieno roboto pavyzdžio faktinį pozicionavimo tikslumą (7.9 pav.). 7.9 pav. Roboto pozicionavimo paklaidos nustatymas Vietoj griebtuvo ant roboto rankos montuojamas atšvaitas. Robotas, atlikdamas programoje numatytus judesius, perneša atšvaitą į skirtingus darbo zonos taškus arba juda tam tikra trajektorija. Atšvaito padėtis matuojama lazeriniu atstumo matuokliu. Jo koordinatės roboto pagrindo atžvilgiu tiksliai žinomos. Tada apskaičiuojama faktinė atšvaito padėtis roboto bazinės koordinačių sistemos atžvilgiu ir taip nustatomas pozicionavimo tikslumas. 2.3. Matavimo artimoje zonoje jutikliai Matavimo tolimoje zonoje jutikliais galima nustatyti atstumą tarp jutiklio ir signalą atspindinčio objekto. Matavimo artimoje zonoje jutiklių išėjimo signalas yra diskretinis ribinis, todėl galima fiksuoti objekto buvimą nustatytoje erdvės dalyje. Robotų technikoje tokie jutikliai plačiai naudojami informacijai artimoje zonoje gauti, užspaudžiant objektą griebtuve arba jį apeinant. 2.3.1. Induktyvieji jutikliai Šių jutiklių veikimas paremtas induktyvumo pokyčiu, jiems sąveikaujant su metaliniais objektais. Induktyvinį jutiklį sudaro korpuse sumontuota ritė ir nuolatinis magnetas (7.10 pav., a). Jutikliui artėjant prie feromagnetinės medžiagos, keičiasi nuolatinio magneto magnetinių linijų formą (7.10 pav., b. c). Kai jutiklis ir feromagnetinė medžiaga nejuda vienas kito atžvilgiu, magnetinių linijų forma nesikeičia ir ritėje srovė neindukuojama. Feromagnctinei medžiagai judant nuolatiniame lauke, ritėje indukuojamos srovės impulso amplitudė ir forma proporcinga magnetinio lauko kitimo greičiui. 7.10 pav. Induktyviojo jutiklio veikimo principas: a - jutiklio konstrukcija; b—magnetinių linijų forma be feromagnetiko; c - linijų forma, kai feromagnetikas yra jutiklio matavimo zonoje Ritės išėjimo įtampos pokytis sukuria efektyvų pojūčio artimoje zonoje efektą. Šio pokyčio pobūdį lemia feromagnetinio objekto įnešimo į magnetinį lauką greitis (7.11 pav., a). Jutiklio išėjimo įtampos poliarumas priklauso nuo to, ar objektas įnešamas į magnetinį lauką, ar iš jo šalinamas. įtampos amplitude staigiai mažėja, didėjant atstumui tarp jutiklio ir objekto (7.11 pav b). Tokiu induktyviuoju jutikliu efektyviai matuojamas mažesnis nei 1mm atstumas nuo objekto. Atstumas tarp objekto ir jutiklio, mm 7.11 pav. Induktyviojo jutiklio charakteristikos: a-ritės įtampos priklausomybė nuo greičio; b - įtampos amplitudės priklausomybė nuo atstumo tarp objekto ir jutiklio Jutiklio išėjimo signalas atsiranda tik tada, kai jutiklis ir objektas santykiškai juda. Norint gauti artimoje zonoje objektą fiksuojantį šuolišką ribinį signalą , išėjėjimo signalas integruojamas. Kol integralo vertė mažesnė už nustatytą lygmenį, išėjimo signalas būna silpnas. Integralui viršijus nustatytą vertę, išėjimo signalas staigiai padidėja ir taip matavimo zonoje užfiksuojamas objektas. 2.3.2. Holo jutikliai Holo (Halio) efektas susieja įtampą tarp dviejų laidininko arba puslaidininkio taškų su šia medžiagą veikiančiu magnetiniu lauku. Vieni Holo jutikliai fiksuoja tik įmagnetintus objektus. Naudojami kartu su nuolatiniais magnetais, jie gali aptikti visas feromagnetines medžiagas. Kai artimoje zonoje medžiagos nėra, jutiklį veikia stiprus magnetinis laukas, (7.12 pav., a). Į jutiklio veikimo zoną patekus feromagnetinei medžiagai, per ją užsidaro magnetinės linijos ir jutiklį veikia silpnesnis magnetinis laukas. 7.12 pav. Holo jutiklio veikimas: a - be feromagnetinės medžiagos; b - su šia medžiaga Holo jutiklių darbas paremtas Lorenco jėgos, veikiančios magnetiniame lauke judančią įelektrintą dalelę, atsiradimu. Ši jėga statmena plokštumai, kurią nustato įelektrintų dalelių judesio ir magnetinio lauko indukcijos vektoriai. Lorenco jėga apskaičiuojama pagal formulę F=q(v*B) čia ų - elektrinis krūvis; v - krūvio greičio vektorius; B - magnetinio lauko indukcijos vektorius. Tarkime, kad magnetiniame lauke esančiu n puslaidininkiu teka srovė (7.13 pav.). Tokių puslaidininkių krūvio nešikliai yra elektronai, o skylinės srovės kryptis priešinga elektronų srautui. Remiantis kairės rankos taisykle, neigiamai įkrautas daleles veikiančios Lorenco jėgos kryptis parodyta 7.13 pav. Ši jėga veikia apatinėje plokštelės dalyje susikaupusius elektronus. Viršutinėje plokštelės dalyje susikaupia teigiamas krūvis. Taip ant puslaidininkinės plokštelės atsiranda įtampa. puslaidininkinio prietaiso veikimo zoną patekus feromagnetinei medžiagai, silpnėja magnetinio lauko stiprumas. Dėl to mažėja Lorenco jėga ir puslaidininkinės medžiagos įtampa. Šios įtampos kritimu paremtas matavimo Holo jutikliais artimoje zonoje principas. Objektą fiksuojantis diskretinis išėjimo signalas gaunamas suformuojant šuoliško pobūdžio ribinę jutiklio išėjimo įtampą. 7.13 pav. Holo efekto atsiradimo schema Holo jutiklių plokštelės daromos iš silicio, germanio, telūro ir kitų puslaidininkinių medžiagų. Silicis turi pranašumų matmenų, tikslumo, stabilumo elektros trikdžių požiūriu. Naudojant puslaidininkines medžiagas, elektroninę stiprinimo ir signalų apdorojimo schemą galima montuoti tiesiai ant jutiklio. Tai leidžia sumažinti jutiklio matmenis ir kainą. 2.3.3. Talpiniai jutikliai Skirtingai nuo induktyviųjų ir Holo jutiklių, identifikuojančių feromagnetines medžiagas, talpiniai jutikliai aptinka visas kietas ir skystas medžiagas. Jų veikimas paremtas talpos, kurią jutiklio jautraus elemento veikimo zonoje lemia atstumas iki objekto paviršiaus, pokyčiu. Talpinio jutiklio jautrusis elementas - kondensatorius, sudarytas iš jautriojo ir bazinio elektrodų. 14 pav.). Tokie elektrodai gali būti, pavyzdžiui, metalinis diskas ir žiedas, atskirti dielektrine medžiaga. Izoliacijai sudaryti už talpinio elemento paliekama oro ertmė. Jutiklio sudėtyje dažnai būna elektroninė schema, kuri užlydoma derva. Ji hermetizuoja ir mechaniškai apsaugo elektroninius elementus. 7.14 pav. Matavimo artimoje zonoje talpinis jutiklis 7.15 pav. Talpos pokyčio procentais priklausomybė nuo atstumo Taikoma keletas talpos pokyčiu paremtų objekto aptikimo artimoje zonoje metodų. Paprasčiausias metodas - kai kondensatorius būna virpamojo kontūro elementas. Jo virpesiai atsiranda tik tada, kai jutiklio talpa viršija nustatytą ribinę vertę. Virpesiai transformuojami į išėjimo įtampą, kuri suteikia informaciją apie objekto buvimą matavimo zonoje. Šis metodas leidžia suformuoti diskretinį išėjimo signalą, atsižvelgiant į nustatytą ribinę jutiklio talpos vertę. Sudėtingesnis matavimo metodas, kai talpinis elementas įjungiamas į elektrinį kontūrą, kuriuo leidžiamas sinusinis nustatyto dažnio signalas. Talpos pokytis lemia etaloninio dažnio ir talpinio elemento signalų fazės poslinkį. Šis poslinkis proporcingas talpos pokyčiui ir gali būti naudojamas objektui artimoje zonoje aptikti. Artimoje zonoje matuojančio jutiklio talpos pokyčio priklausomybės nuo atstumo iki objekto grafikas pavaizduotas 7.15 pav. Jutikliui nutolus nuo objekto keletą milimetrų, jo jautrumas gerokai sumažėja. Charakteristikos pobūdį lemia matuojamojo objekto medžiaga. Tokie jutikliai dažniausiai dirba diskretiniu ribiniu režimu. Kai objektas yra matavimo zonoje, talpa viršija nustatytą ribą, o kai jo nėra būna žemiau šios ribos. 2.3.4. Ultragarsiniai jutikliai Iki šiol nagrinėtų matavimo artimoje zonoje jutiklių charakteristikos labai priklauso nuo matavimo objekto medžiagos. Naudojant ultragarsinius jutiklius, ši priklausomybė gerokai susilpnėja.; Tokių matavimo tolimoje zonoje jutiklių veikimas trumpai aprašytas 7.2.2 skyrelyje. 7.16 pav. Ultragarsinis matavimo artimoje zonoje jutiklis Ultragarsinio matavimo artimoje zonoje jutiklio struktūra pateikta 7.16 paveiksle. Svarbiausias jo elementas - elektroakustinis keitiklis, kuris dažniausiai daromas iš pjezokeraminio elemento. Dervos pagrindas keitiklį apsaugo nuo drėgmės, dulkių ir kitokių išorinių poveikių. Derva taip pat atlieka pereinamosios akustinės varžos vaidmenį. Tas pats keitiklis naudojamas signalams perduoti ir priimti. Kad objektus būtų galima aptikti artimoje zonoje, akustinė energija turi būti greitai slopinama. Tam naudojamas akustinis absorberis, o keitiklis atsiejamas nuo korpuso. Metalinio korpuso konstrukcija leidžia suformuoti siaurą akustinės energijos srautą, užtikrinantį galingą ir kryptingą signalą. Norint geriau suprasti ultragarsinio matavimo artimoje zonoje jutiklio darbą, pateikiama akustinės energijos perdavimo ir priėmimo signalų analizė. Tipinių signalų schemos pateiktos 7.17 paveiksle. 7.17 pav. Ultragarsinio jutiklio signalai Impulsas A - tai uždarymo (paleidimo) signalas, naudojamas spinduliuojamiems signalams valdyti. Signalą B sudaro keitiklio spinduliuojamas ir atspindžio signalai. Impulsai C išskiria siunčiamuosius ir grįžtančiuosius signalus. Kad būtų galima atskirti šiuos signalus, naudojami laiko impulsai (signalas D), kuriais paremtas jutiklio matavimo principas. Laiko intervalas Δt apibūdina minimalią matavimo trukmę, o Δt1 +Δt2 -maksimalią. Šie laiko intervalai nustato signalų sklidimo garso greičiu tam tikrais atstumais matavimo aplinkoje trukmę. Pasirodžius atspindžio signalui (kai signalas D įgauna maksimalią vertę), suformuojamas signalas E. Jis tampa lygus nuliui, kai baigiasi paleidimo impulso A poveikis. Pagaliau, atsiradus teigiamam impulsui E , suformuojamas signalas F. Jis išjungiamas atsiradus impulsui A , kai nėra signalo E . Taigi signalas F maksimalią vertę įgyja tada, kai matavimo zonoje objektas nuo jutiklio nutolęs atstumu, kurį apibūdina signalo D parametrai. Signalas F yra binariniu režimu veikiančio ultragarsinio jutiklio išėjimo signalas. Ultragarsinio matavimo artimoje zonoje jutiklio panaudojimo pavyzdys pateiktas 7.18 paveiksle. Šis jutiklis veikia binariniu režimu, t. y. spinduliuoja ir priima objekto atspindimus ultragarsinius signalus. Taip tiksliai išmatuojamas atstumas iki objekto pagal išilginę griebtuvo ašį. Griebtuvo žiaunose papildomai sumontuoti infraraudonieji šviesos diodai ir fotodiodai. Jie netiksliai fiksuoja objekto padėtį griebtuvo atžvilgiu pagal užtamsintų fotodiodų skaičių. 7.18 pav. Roboto griebtuvas su ultragarsiniu ir optiniu lokaciniu jutikliais 2.3.5. Optiniai jutikliai Optiniai matavimo artimoje zonoje jutikliai nustato atstumą iki objekto pagal jo poveikį nuo šaltinio iki imtuvo sklindančiam šviesos srautui. Plačiausiai paplitusio optinio matavimo metodo schema pateikta 7.19 paveiksle. Jutiklį sudaro infraraudonųjų spindulių šaltinis - šviesos diodas, šviesos signalo imtuvas - fotodiodas ir optinė sistema. Šviesos šaltinio ir imtuvo optinėmis fokusavimo sistemomis vienoje plokštumoje suformuoti šviesos pluoštai susikerta ir sudaro ištęsto kūgio pavidalo zoną. Ši zona nustato jutiklio darbo diapazoną. Joje yra atspindintis paviršius, kuris apšviečiamas šviesos šaltiniu ir tuo pat metu atspindžio šviesos srautas nukreipiamas į imtuvą. Matavimo metodas leidžia ne tik fiksuoti vieną objekto paviršiaus tašką, bet ir identifikuoti visą matavimo zonos paviršių. Kai žinoma objekto orientacija ir jo paviršiaus atspindžio charakteristikos, galima kalibruoti atvaizdo intensyvumą kaip atstumo funkciją. 7.19 pav. Optinis matavimo artimoje zonoje jutiklis Dažniausiai naudojamas toks darbo režimas, kai atspindžio šviesos srauto intensyvumui pasiekus nustatytą ribinę vertę suformuojamas diskretinis išėjimo signalas. 2.4. Taktiliniai jutikliai Robotų technikoje naudojami taktiliniai jutikliai teikia informaciją apie roboto manipuliatoriaus sąveiką su objektais darbo zonoje. Pavyzdžiui, taktilinė informacija padeda registruoti roboto prisilietimo prie objekto faktą, nustatyti objekto padėtį arba jį atpažinti, išmatuoti kontaktines jėgas lietimosi taškuose, valdyti manipuliavimo objektą veikiančią griebtuvo jėgą. Būna dviejų tipų taktiliniai jutikliai: diskretiniai ir analoginiai. Diskretiniai jutikliai dažniausiai suveikia, kai objektas darbo zonoje yra arba kai jo nėra. Analoginių jutiklių išėjimo signalas proporcingas veikiančiai jėgai. 2.4.1. Diskretiniai ribiniai jutikliai Diskretiniai taktiliniai jutikliai - tai kontaktiniai mikroperjungiklių tipo įtaisai. Paprasčiausiu atveju perjungikliai montuojami vidiniame manipuliatoriaus griebtuvo žiaunų paviršiuje(7.20 pav.). 7.20 pav. Roboto griebtuvas su taktiliniais jutikliais Perjungikliais nustatoma, ar tarp griebtuvo žiaunų yra objektas. Stumdant manipuliatorių objekto atžvilgiu galima pasiekti, kad griebtuvo žiaunų vidines plokštumos nuosekliai kontaktuotų su jo paviršiumi. Šitaip manipuliatorius centruojamas objekto atžvilgiu ir sudaromos geros sąlygos jam paimti ir perkelti. Norint padidinti gaunamos informacijos apimtį griebtuvo žiaunų vidiniame paviršiuje sumontuojama po keletą diskretinių taktilinių jutiklių. Tokie jutikliai gali būti montuojami ir išoriniame galinės manipuliatoriaus grandies paviršiuje. Tada jutiklių valdymo signalai naudojami manipuliatoriaus judesio trajektorijai darbo erdvėje formuoti. Šis variantas primena situaciją, kai absoliučiai tamsiame kambaryje žmogus eina remdamasis taktiline (lytėjimo) informacija. Kontaktinės sistemos plačiai naudojamos kontrolės matavimo robotuose. Tai precizinės mašinos, vietoj tradicinio griebtuvo turinčios taktilinį liestuką (7 21 pav ). Robotų liestukai pagal nustatytą programą apčiuopia gamini ir taip kontroliuoja jo formą. Taktiliniam jutikliui liečiant gaminio paviršių formuojamas elektrinis signalas ir apskaičiuojamos lietimosi taškų koordinatės parinktoje bazinėje koordinačių sistemoje. Lyginant su etaloninio gaminio koordinatėmis, nustatomi gaminio formos nuokrypiai. 7.21 pav. Robotų su taktiliniais liestukais panaudojimas lėktuvo korpuso rinkimo tikslumui nustatyti 2.4.2. Analoginiai jutikliai Analoginis taktilinis jutiklis - tai registravimo įtaisas, kurio išėjimo signalas proporcingas veikiančiai jėgai. Paprasčiausią jutiklį sudaro su besisukančiu krumpliaračiu mechaniškai sujungtas spyruokliuojantysis strypas (7.22 pav.). Krumpliaračio posūkis proporcingas strypą veikiančiai jėgai. Posūkio kampas matuojamas potenciometru arba kodiniu įtaisu, formuojančiu diskretinį signalą. Strypą veikianti jėga lemia jo poslinkį, kuris proporcingas spyruoklės standumo koeficientui. Tobulesni taktiliniai jutikliai, kurių veikimas paremtas elastinės medžiagos elektrinės varžos pokyčio veikiant jėgai efektu (7.23 pav.). Tokios medžiagos pavyzdžiu gali būti kaučiukas, kurio gamybos metu į visą masę įterpiamos elektrai laidžios medžiagos mikrodalelės. Išorinės jėgos veikiama elastinė medžiaga išlinksta ir sudaro elektrinį kontaktą su skersiniais elektrodais. Jai daugiau deformuojantis, elektrai laidžios mikrodalelės suartėja ir pradeda viena su kita kontaktuoti. Dėl to padidėja galimų išilginiais ir skersiniais elektrodais prijungtos elektros srovės kelių skaičius (7.24 pav.). 7.22 pav. Analoginio taktilinio jutiklio schema 7.23 pav. Taktilinių jutiklių matrica ant roboto griebtuvo žiaunų. 1 žiaunų judėjimo kryptis; 2 - žiaunos pagrindas; 3 - izoliacinis tarpiklis; 4 - skersiniai elektrodai; 5 - elektrai la.daus plastiko sluoksnis; 6 - išilginiai elektrodai; 7 - tamprioji danga 7.24 pav. Taktilinės matricos veikimo schema: 1 - tamprioji danga; 2 -išilginiai elektrodai; 3 - elektrai laidus plastikas; 4 - skyriklis; 5 - skersiniai elektrodai; 6 – pagrindas 7.25 pav. Praslydimo dydžio ir krypties nustatymo įtaisas Taktiliniai matricos elementai, jautrūs objekto prisilietimui spaudimui lokalizuojami išilginių ir skersinių elektrodų susikirtimo vietos. Jų skaičius lygus matricos eilučių ir stulpelių skaičiaus sandaugai. Kuo daugiau taktilinių matricos elementų ir kuo arčiau vienas nuo kito jie išdėstyti, tuo mažesnius objekto elementus robotas atpažįsta. Išnagrinėti analoginiai tąktiliniai jutikliai matuoja jėgas, statmenas jautriam jutiklio paviršiui. Taktilinio jutimo praktikoje dažnai pasitaiko tokių uždavinių, kai reikia nustatyti objekto praslydimo kryptį. Paprasčiausią praslydimo matavimo įtaisą sudaro laisvai besisukantis krumpliuotasis rutulys, kuris kreipia ant elektrai laidaus disko ašies įtvirtintą ploną strypą (7.25 pav.). Disko apačioje tolygiai išdėstyti elektriniai kontaktai. Objektas, praslysdamas rutulio paviršiumi, priverčia jį suktis. Dėl to sukeliami strypo ir disko virpesiai, kurių dažnis proporcingas rutulio sukimosi greičiui. Kurį kontaktą palies vibruojantis diskas, lemia krumpliuotojo rutulio sukimosi kryptis. Suvidurkinta praslydimo kryptis nustatoma pagal atitinkamų elektrinių kontūrų impulsus. 3. Robotų programavimas 3.1. Pagrindinės komandos: 3.1.1. Bitinės komandos: & - “ir” (and) Pavyzdys: 1001 1101 & 1010 1001 = 1000 1001 | - “arba” (or) Pavyzdys: 1001 1101 | 1010 1001 = 1101 1101 ~ - “ne” (not) Pavyzdys: ~1001 1101 = 0110 0010 ^ - “griežtasis arba” (xor) Pavyzdys: 1001 1101 ^ 1010 1001 = 0011 0100 > - “bitinis perstūmimas dešinėn“ Pavyzdys: 0001 1101 >> 2= 0000 0111 3.1.2. Aritmetinės komandos: + - “Sudėtis“ - - “Atimtis” / - “Dalyba” Pavyzdys: 8 / 4 = 2 % - “Dalybos liekana” Pavyzdys: 9 % 5 = 4 3.1.3. Lyginimo operacijos: == - “Lygu” != - “Nelygu” - “Daugiau” = - “Daugiau arba lygu” 3.2. Mikrovaldiklio Atmega16 pagrindiniai registrai: DDRA, DDRB, DDRC, DDRD – nurodo duomenų srautų kryptį (1 - skaitymas, 2 – rašymas). PORTA, PORTB, PORTC, PORTD – naudojami duomenims išvesti (1 – paduodama +5V, 0 – gnd). PINA, PINB, PINC, PIND – naudojama duomenims nuskaityti (1 – prijungtas kontaktas, 0 – ne). UDR - gauti arba siunčiami duomenys usart jungtimi. 3.3. Programų pavyzdžiai 3.3.1. Programa uždeganti prie pirmos C uosto kojos prijungtą diodą #include

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!