Đặc điểm của hệ thống điều khiển robot
Cấu trúc của robot thông qua cấu trúc liên kết mở không gian và chuyển động của từng khớp là độc lập. Để nhận ra quỹ đạo chuyển động của điểm cuối, cần có sự phối hợp chuyển động của nhiều khớp. Do đó, hệ thống điều khiển của nó phức tạp hơn nhiều so với hệ thống điều khiển thông thường, với các đặc điểm sau:
1. Điều khiển rô-bốt có quan hệ mật thiết với động học và động lực học kết cấu. Trạng thái của tay robot có thể được mô tả theo nhiều tọa độ khác nhau. Theo nhu cầu chọn hệ tọa độ tham chiếu khác nhau và thực hiện chuyển đổi tọa độ thích hợp;
2. Thường phải giải các bài toán chuyển động tịnh tiến, ngược chiều. Ngoài ra, cũng cần xét đến ảnh hưởng của lực quán tính, ngoại lực (kể cả trọng lực), lực Coriolis, lực hướng tâm.
3, một robot đơn giản cũng có ít nhất từ 3 đến 5 bậc tự do, những robot phức tạp hơn có hơn chục, thậm chí hàng chục bậc tự do. Mỗi bậc tự do thường chứa một cơ chế servo, cơ chế này phải được phối hợp để tạo thành một hệ thống điều khiển đa biến.
4. Phối hợp một cách hữu cơ nhiều hệ thống servo độc lập để làm cho chúng hoạt động theo ý muốn của con người và thậm chí cung cấp cho robot trí thông minh nhất định. Nhiệm vụ này chỉ có thể được hoàn thành bởi máy tính. Do đó, hệ thống điều khiển robot phải là một hệ thống máy tính.
5, mô hình toán học mô tả trạng thái và chuyển động của robot là một mô hình phi tuyến tính, với các trạng thái và ngoại lực thay đổi khác nhau, các tham số của nó cũng thay đổi và vẫn có sự khớp nối giữa các biến.
6, chuyển động của robot có thể được thực hiện bằng nhiều cách và đường dẫn khác nhau, do đó, có một bài toán "tối ưu". Robot tiên tiến có thể sử dụng các phương pháp trí tuệ nhân tạo để thiết lập một cơ sở thông tin khổng lồ với máy tính, với sự trợ giúp của cơ sở thông tin để kiểm soát, ra quyết định, quản lý và vận hành.
Máy móc tự động truyền thống không tập trung vào hành động của chính nó, trong khi hệ thống điều khiển của robot công nghiệp tập trung nhiều hơn vào mối quan hệ giữa cơ thể và đối tượng vận hành.
Do đó, hệ thống điều khiển robot là một hệ thống điều khiển đa biến phi tuyến kết hợp liên quan chặt chẽ đến các nguyên lý động học và động lực học.
Do tình hình công việc thực tế là khác nhau, có thể có nhiều phương pháp điều khiển khác nhau, từ tự động hóa lập trình đơn giản, điều khiển bộ vi xử lý đến điều khiển máy tính nhỏ, v.v.
Các đặc điểm và yêu cầu cơ bản của hệ thống điều khiển robot
Để thực hiện điều khiển tốt rô bốt, điều quan trọng là phải biết các đặc tính của rô bốt được điều khiển và từ những gì chúng ta biết về động lực học của rô bốt, nó có các đặc tính sau:
1. Bản chất của robot là một hệ phi tuyến. Có nhiều yếu tố gây ra tính phi tuyến tính của robot, chẳng hạn như cấu trúc, bộ phận truyền động, bộ phận truyền động, v.v.
2. Giữa các khớp có tác dụng khớp, biểu hiện là cử động của một khớp nào đó. Sẽ có những tác động động đến các khớp khác, do đó mỗi khớp phải chịu sự xáo trộn do chuyển động của các khớp khác.
3, là một hệ thống thay đổi theo thời gian và các tham số động thay đổi theo vị trí của chuyển động khớp.
Từ quan điểm sử dụng, robot là một thiết bị tự động hóa đặc biệt và khả năng điều khiển của nó có các đặc điểm và yêu cầu sau:
1, điều khiển phối hợp chuyển động đa trục để tạo quỹ đạo làm việc cần thiết. Do chuyển động của tay robot là tổng hợp của tất cả các chuyển động của khớp nên để làm cho tay di chuyển theo quy luật đã định, cần phải kiểm soát sự phối hợp của từng khớp, bao gồm quỹ đạo chuyển động, trình tự hành động và các khía cạnh phối hợp khác.
2, độ chính xác vị trí cao, phạm vi tốc độ lớn
3. Tỷ lệ lỗi tĩnh của hệ thống phải nhỏ
4. Hệ số sai số vận tốc của từng khớp phải nhất quán nhất có thể
5, vị trí không vượt quá, đáp ứng năng động càng nhanh càng tốt
6, cần sử dụng điều khiển tốc độ cộng (trừ)
7, từ quan điểm vận hành, hệ thống điều khiển phải có giao diện người máy tốt, càng nhiều càng tốt để giảm các yêu cầu cho người vận hành
8. Từ góc độ chi phí hệ thống, cần phải giảm chi phí phần cứng của hệ thống càng nhiều càng tốt và sử dụng nhiều phương pháp servo phần mềm hơn để cải thiện hiệu suất của hệ thống điều khiển
Chế độ điều khiển robot:
Không có tiêu chuẩn thống nhất để phân loại chế độ điều khiển robot công nghiệp:
1. Chế độ điều khiển hành động của robot
2. Chế độ điều khiển chuyển động của robot
(1. Chế độ điều khiển vị trí robot: chế độ điều khiển định vị - chế độ vị trí cố định, chế độ vị trí đa điểm, chế độ điều khiển servo; Chế độ điều khiển đường dẫn: điều khiển quỹ đạo liên tục, điều khiển điểm-điểm)
(2. Chế độ điều khiển tốc độ robot: chế độ điều khiển tốc độ - điều khiển tốc độ cố định, điều khiển tốc độ thay đổi; Chế độ điều khiển gia tốc - chế độ điều khiển gia tốc cố định, chế độ điều khiển gia tốc thay đổi)
(3. Chế độ điều khiển lực lượng robot)
Chế độ điều khiển trình tự hành động của robot
3. Chế độ điều khiển giảng dạy robot
(1. Dạy bằng rô-bốt thực tế: dạy trực tiếp - tách mức công suất khỏi dạy, cấp servo nối với dạy; dạy điều khiển từ xa - dạy hộp, dạy cần điều khiển, dạy chủ tớ)
(2. Không dạy rô-bốt: phương pháp dạy gián tiếp - số rô-bốt mô hình, số công cụ đặc biệt; Phương pháp dạy ngoại tuyến -- hiển thị đầu vào số, hiển thị đồ họa, dạy ngôn ngữ phần mềm)
Cấu trúc hệ thống điều khiển robot và nguyên lý làm việc
Một hệ thống robot công nghiệp thường được chia làm hai phần: phần thân cơ cấu và hệ thống điều khiển. Các yếu tố của hệ thống điều khiển robot chủ yếu bao gồm hệ thống phần cứng máy tính và phần mềm điều khiển hoạt động, thiết bị và thiết bị đầu vào/đầu ra, hệ thống truyền động, hệ thống cảm biến.
Hệ thống điều khiển của robot công nghiệp là một bộ phận quan trọng giúp robot hoàn thành nhiệm vụ được xác định. Các chức năng cơ bản là:
1. Chức năng bộ nhớ
2. Chức năng dạy học
3, với chức năng liên lạc với thiết bị ngoại vi
4, chức năng cài đặt tọa độ
5, giao diện người-máy
6. Giao diện cảm biến
7. Vị trí chức năng servo
8. Chức năng chẩn đoán lỗi và bảo vệ an toàn