Robot industrijali huwa sett ta 'makkinarju, elettronika, kontroll, kompjuters, sensuri, intelliġenza artifiċjali u teknoloġija avvanzata multidixxiplinarja oħra f'wieħed mill-industrija tal-manifattura moderna fit-tagħmir ta' awtomazzjoni importanti. Ir-robotika, it-teknoloġija CNC u t-teknoloġija PLC huma magħrufa bħala t-tliet teknoloġiji ewlenin ta 'appoġġ għall-awtomazzjoni industrijali. It-teknoloġija robotika u l-prodotti tagħha qed jiżviluppaw malajr ħafna, u saru l-għodod ta 'awtomazzjoni għal sistema ta' manifattura flessibbli (FMS), awtomazzjoni tal-fabbrika (FA), sistema ta 'manifattura integrata tal-kompjuter (CIMS), kif ukoll parti importanti mill-industrija 4.0 fabbrika intelliġenti.
1. Kompożizzjoni tas-sistema tar-robot industrijali u indikaturi tal-prestazzjoni
1) Kompożizzjoni tas-Sistema ta 'Robot Industrijali
Robot industrijali huwa manipulatur multi-jointed jew apparat ta' magna b'ħafna-grad--libertà orjentat lejn il-qasam industrijali, li jista' jwettaq xogħol awtomatikament, u huwa tip ta' magna li tiddependi fuq il-qawwa tagħha stess u l-kapaċità ta' kontroll biex tirrealizza diversi funzjonijiet. Jista 'jaċċetta kmand uman, jew jaħdem skond programm ipprogrammat minn qabel, robots industrijali moderni jistgħu wkoll ikunu bbażati fuq teknoloġija ta' intelliġenza artifiċjali biex jiżviluppaw il-prinċipju ta 'azzjoni tal-programm. Robot industrijali tipiku jidher fil-Figura 1. Robots industrijali jistgħu jinqasmu fi tliet ġenerazzjonijiet skont il-livell ta 'żvilupp teknoloġiku: l-ewwel ġenerazzjoni ta' robots ta 'riproduzzjoni dimostrattiva, it-tieni ġenerazzjoni ta' robots perċettivi, u t-tielet ġenerazzjoni ta 'robots intelliġenti.
L-ewwel ġenerazzjoni ta 'robots industrijali tikkonsisti fi tliet partijiet ewlenin f'termini ta' struttura esterna: l-operatur (jew il-korp tar-robot), il-kontrollur u d-dimostratur. Għat-tieni u t-tielet ġenerazzjoni ta 'robots industrijali jinkludu wkoll sistema ta' perċezzjoni u sistema ta 'analiżi u teħid ta' deċiżjonijiet-, li huma realizzati minn sensuri u softwer rispettivament.
(1) Operatur:Il-korp ewlieni tal-magna li jintuża biex iwettaq diversi kompiti operattivi, li prinċipalment fih driegħ robotiku, unità ta 'sewqan, unità ta' trasmissjoni, u sensuri interni.
(2) Kontrollur:Huwa l-apparat biex jikkontrolla l-korp tar-robot biex jitlesta ċerti azzjonijiet skond l-istruzzjonijiet u l-informazzjoni tas-sensorju, li hija l-parti ewlenija biex tiddetermina l-funzjoni u l-prestazzjoni tar-robot, u wkoll l-aktar aġġornament u żvilupp mgħaġġel parti tar-robot industrijali.
(3) Għalliem:Hija l-interface tal-interazzjoni tal-bniedem-magna tar-robot, li permezz tagħha l-operatur jista' jipprogramma r-robot jew jimmanipula r-robot manwalment biex jiċċaqlaq.
Ir-robots industrijali huma funzjonalment komposti minn 3 partijiet prinċipali u 6 sottosistemi. 3 partijiet prinċipali huma parti mekkanika, parti ta 'kontroll u parti ta' sensing. 6 subsistemi huma sistema ta 'sewqan, sistema ta' struttura mekkanika, sistema ta 'interazzjoni tal-bniedem-magna, sistema ta' kontroll, sistema ta 'sensing, u sistema ta' interazzjoni ta 'robot-ambjent.
2) Indiċi tal-prestazzjoni tar-robot industrijali
L-indiċi tal-prestazzjoni tar-robots industrijali hija d-dejta teknika pprovduta mill-manifattur tar-robot fil-ħin tal-kunsinna tal-prodott, li tirrifletti l-ambitu tal-applikazzjoni u l-prestazzjoni tax-xogħol tar-robot, li hija trid tikkunsidra meta tagħżel robot. Għalkemm id-dejta teknika pprovduta mill-manifattur tar-robot mhijiex eżattament l-istess, l-istruttura tar-robots industrijali, l-applikazzjonijiet u l-ħtiġijiet tal-utent mhumiex l-istess, iżda l-indikaturi ewlenin tal-prestazzjoni tagħha huma ġeneralment: gradi ta 'libertà, preċiżjoni tax-xogħol, firxa tax-xogħol, tagħbija ratata, veloċità massima tax-xogħol.
Huwa importanti li wieħed jinnota li robot jista 'jkollu singularitajiet fil-firxa operattiva tiegħu. Is-singularitajiet huma punti fejn il-ġonot jitilfu gradi ta 'libertà f'ċerti direzzjonijiet minħabba restrizzjonijiet fl-istruttura tar-robot. Is-singularitajiet normalment jinstabu fit-truf tal-ispazju tax-xogħol, u meta s-singularitajiet jinġabru flimkien, jissejħu "vojt". Meta r-robot jiċċaqlaq ħdejn singularity, l-attitudni tal-ġonot tinbidel drastikament minħabba t-telf gradwali ta 'gradi ta' libertà, li jirriżulta f'tagħbija kbira fuq is-sistema tas-sewqan u tagħbija żejda. Għalhekk, għal robots b'singularitajiet, il-firxa operattiva tagħhom teħtieġ ukoll it-tneħħija ta 'singularitajiet u kavitajiet.
2. Kontroll ta 'robots industrijali
1) Karatteristiċi u rekwiżiti tal-kontroll tar-robot industrijali
Il-movimenti tal-ġonot tal-biċċa l-kbira tar-robots industrijali huma indipendenti minn xulxin, u l-koordinazzjoni ta 'ġonot multipli hija meħtieġa sabiex tinkiseb preċiżjoni pożizzjonali tal-effett-tarf tar-robot. Għalhekk, is-sistema ta 'kontroll tar-robot industrijali hija aktar kumplessa minn sistema ta' kontroll ordinarja u għandha l-karatteristiċi li ġejjin:
(1) Hija essenzjalment sistema mhux lineari.
(2) Hija sistema ta 'kontroll multivarjabbli magħmula minn ġonot multipli, u hemm akkoppjar bejn il-ġonot.
(3) Hija sistema li tvarja fil-ħin-li l-parametri dinamiċi tagħha jinbidlu bil-bidla tal-pożizzjoni tal-moviment konġunt.
(4) Huwa meħtieġ li jitkejjel u tanalizza l-kundizzjonijiet ambjentali u l-istruzzjonijiet ta 'kontroll, u awtomatikament tagħżel l-aħjar liġi ta' kontroll.
(5) Għandu preċiżjoni għolja ta 'pożizzjonament ripetibbli u riġidità tajba tas-sistema.
(6) Il-qabża tal-pożizzjoni mhix permessa, inkella tista 'sseħħ ħabta, u r-rispons dinamiku għandu jkun mgħaġġel.
Meta wieħed iqis li l-kontroll tar-robot industrijali għandu l-karatteristiċi ta 'hawn fuq, ir-rekwiżiti bażiċi li ġejjin għandhom jiġu ssodisfati meta tiddisinja s-sistema ta' kontroll tar-robot industrijali:
(1) Kontroll koordinat tal-moviment multi-assi biex jipproduċi t-trajettorja tax-xogħol meħtieġa.
(2) Eżattezza pożizzjonali għolja, firxa ta 'veloċità kbira.
(3) Ir-rata differenzjali statika tas-sistema għandha tkun żgħira, jiġifieri, is-sistema hija meħtieġa li jkollha riġidità tajba.
(4) Pożizzjoni mingħajr overshooting, rispons dinamiku mgħaġġel.
(5) Kontroll ta 'aċċelerazzjoni u deċelerazzjoni huwa meħtieġ.
(6) Il-koeffiċjent ta 'żball tal-veloċità ta' kull ġonta għandu jkun konsistenti kemm jista 'jkun.
(7) Mil-lat tal-operat, is-sistema ta 'kontroll hija meħtieġa li jkollha interface tajjeb tal-bniedem-magna, timminimizza r-rekwiżiti tal-operatur.
(8) Mil-lat tal-ispiża tas-sistema, huwa meħtieġ li titnaqqas l-ispiża tal-hardware tas-sistema kemm jista 'jkun, u aktar użu ta' metodi servo tas-softwer biex tittejjeb il-prestazzjoni tas-sistema ta 'kontroll.
2) mod ta 'kontroll tar-robot industrijali
Mill-karatteristiċi ta 'kontroll u r-rekwiżiti ta' kontroll ta 'robots industrijali, ir-realizzazzjoni tal-kontroll ta' robots industrijali tinvolvi numru ta 'elementi, li huma prinċipalment maqsuma fil-kontroll tas-saff tal-qiegħ tar-robot u l-kontroll tas-saff ta' fuq. Fost dawn, il-kontroll tas-saff tal-qiegħ jinkludi l-korp tar-robot (jiġifieri, il-parti mekkanika), il-parti taċ-ċirkwit tas-sewqan, il-parti tas-sensorju, u l-istrateġija ta 'kontroll (eż., kontroll PID). Il-kontroll tas-saff ta 'fuq jinkludi l-analiżi tal-moviment tar-robot, l-ippjanar tal-mogħdija, u l-parti tas-softwer tar-robot [4]. Skont metodi ta 'kategorizzazzjoni differenti, il-kontroll tar-robot jista' jiġi kklassifikat b'modi differenti. Skont l-oġġett ikkontrollat jista 'jinqasam f'kontroll tal-pożizzjoni, kontroll tal-veloċità, kontroll tal-forza, kontroll tat-torque, kontroll ibridu tal-forza/pożizzjoni, eċċ Dawn huma prinċipalment il-kontroll tas-saff tal-qiegħ, u l-metodi ta' kontroll prinċipali issa huma spjegati.
(1) kontroll tal-pożizzjoni tar-robot industrijali:l-iskop huwa li tagħmel il-ġonot tar-robot biex tirrealizza l--moviment ippjanat minn qabel, u fl-aħħar mill-aħħar tiżgura li t-tarf tar-robot industrijali-effector jimxi tul it-trajettorja predeterminata, ġeneralment bl-użu ta 'sistema servo AC jew sistema servo DC biex jinkiseb.
(2) Kontroll tal-ħaddiema tal-magni industrijali (torque):il-ħtieġa li jiġu analizzati l-effett-tarf tar-robot u l-ambjent tal-istat tar-restrizzjonijiet, u skont ir-restrizzjonijiet biex jiġu żviluppati strateġiji ta 'kontroll. Barra minn hekk, jeħtieġ li jiġi installat sensor tal-forza fit-tarf tar-robot biex tiskopri l-forza ta 'kuntatt bejn ir-robot u l-ambjent. Is-sistema ta 'kontroll tipproċessa din l-informazzjoni dwar il-forza skont l-istrateġija ta' kontroll -stabbilita minn qabel, u mbagħad tikkontrolla r-robot biex iwettaq operazzjonijiet fl-ambjent inċert li huma kompatibbli ma 'dak l-ambjent, sabiex ir-robot ikun jista' jlesti ħidmiet operattivi kumplessi.
(3) Kontroll tal-veloċità tar-robot industrijali:normalment realizzati simultanjament mal-kontroll tal-pożizzjoni. Pereżempju, fil-każ ta 'mod ta' kontroll kontinwu ta 'trajettorja, robots industrijali jeħtieġ li jikkontrollaw il-veloċità tal-partijiet li jiċċaqilqu u jimplimentaw aċċelerazzjoni u deċelerazzjoni skond struzzjonijiet predeterminati, sabiex jissodisfaw ir-rekwiżiti ta' moviment bla xkiel u pożizzjonament preċiż. Minħabba li r-robot industrijali huwa tip ta 'kondizzjoni tax-xogħol (jew tagħbija ta' l-ivvjaġġar) varjabbli, tagħbija ta 'inerzja makkinarju ta' moviment kbir, biex tittratta l-kontradizzjoni bejn veloċi u bla xkiel, għandha tikkontrolla l-aċċelerazzjoni tal-bidu u d-deċelerazzjoni qabel ma twaqqaf iż-żewġ sezzjoni tal-moviment ta 'transizzjoni. U fil-proċess kollu tal-moviment, il-kontroll tal-veloċità huwa ġeneralment meħtieġ.
3) Kontroll intelliġenti ta 'robots industrijali
Il-metodu ta 'kontroll intelliġenti tar-robots industrijali jirreferi prinċipalment għall-operazzjoni taħt kundizzjonijiet inċerti jew mhux magħrufa, ir-robot jeħtieġ li jikseb informazzjoni dwar l-ambjent tal-madwar permezz ta' sensuri, jieħu deċiżjonijiet skond il-bażi ta 'għarfien intern tiegħu stess, u mbagħad jikkontrolla l-attwaturi varji biex ilestu b'mod awtonomu l-kompitu mogħti, li jappartjeni għal-livell ta' fuq tal-kontroll tar-robot. Jekk tintuża teknoloġija ta 'kontroll intelliġenti, ir-robot ikollu adattabilità ambjentali qawwija u kapaċità ta' tagħlim awto-. Metodi ta 'kontroll intelliġenti huma relatati mill-qrib mal-iżvilupp ta' intelliġenza artifiċjali bħal netwerks newrali artifiċjali, algoritmi fuzzy, algoritmi ġenetiċi, sistemi esperti eċċ. L-applikazzjoni ta 'algoritmi tan-netwerk newrali fir-robots mobbli tintuża bħala eżempju biex turi l-kombinazzjoni ta' kontroll intelliġenti u robots industrijali.
Meta tieħu r-robot mobbli muri fil-figura bħala eżempju, il-kamera hija installata fuq in-naħa ta 'fuq tar-robot mobbli biex tikseb l-immaġni tridimensjonali ta' l-ostaklu-. Sett tas-sensuri ultrasoniku huwa mmuntat quddiem ir-robot mobbli (direttament taħt il-kamera) biex tinkiseb informazzjoni tad-distanza bejn l-ostaklu u r-robot mobbli.
Il-fużjoni ta 'informazzjoni tas-sensuri viżwali u ultrasoniku titwettaq bl-użu ta' metodi ta 'netwerk newrali u output għal-livell li jmiss biex jirrikonoxxi t-tip ta' ostaklu, li jippermetti lir-robot mobbli jevita ostakli meta jimxi f'ambjent inċert u jtejjeb il-kapaċità ta 'navigazzjoni tiegħu. Il-passi ewlenin għar-robots industrijali biex jutilizzaw informazzjoni intelliġenti għat-teħid ta' deċiżjonijiet integrati biex jevitaw ostakli huma kif ġej:
(1) Waqt li r-robot ikun qed jivvjaġġa, is-sistema tal-firxa twettaq skoperta ambjentali f'intervalli qosra biex tiddetermina jekk ir-robot mobbli għandux jonqos u jekk għandux bżonn jieħu kampjuni mill-kamera CCD abbażi tal-informazzjoni tad-distanza dwar l-ostaklu miksub mis-sensor ultrasoniku.
(2) Meta d-distanza ta 'l-ostaklu mir-robot mobbli tkun medja kif misjuba mis-sistema ta' firxa, il-veloċità tar-robot titnaqqas; meta d-distanza tal-ostaklu mir-robot mobbli tkun qrib, immaġni bi-dimensjonali tal-ostaklu inkwistjoni tiġi akkwistata mill-kamera CCD, u l-koordinati tat-truf tax-xellug u tal-lemin tiegħu jiġu estratti.
(3) L-informazzjoni dwar l-ostaklu miksuba mis-sensor ultrasoniku u l-kamera CCD hija miġbura u pproċessata minn qabel, u mibgħuta lill-kontrollur tan-netwerk newrali BP għall-fużjoni.
(4) Il-kontrollur tan-netwerk newrali BP, li ġie mgħallem minn qabel bl-għarfien tal-evitar tal-ostakli, jagħmel id-deċiżjoni korrispondenti tal-evitar tal-ostakli skont l-informazzjoni miġbura mill-multi-sensors esterni u jevita l-ostakli.
Referenzi
[1] Zhu Hongqian. Teknoloġija robot industrijali [M]. Beijing: Machinery Industry Press, 2019. [2] Chen Wanmi. Teknoloġija tal-kontroll tar-robot [M]. Beijing: Machinery Industry Press, 2017. [3] Guo Tongying, An Dong. Ir-robotika u l-kontroll intelliġenti tagħha [M]. Beijing: People's Posts and Telecommunications Press, 2014. [4] Zhang Xianmin. Robotika u l-applikazzjoni tagħha [M]. Beijing: Machinery Industry Press, 2017. [5] Zhang Xinxing. Fundamenti tal-applikazzjoni tar-robot industrijali [M]. Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 2017.