11 ;---------------:------------------------:-----------
- 4*осудзрственны» комитет Российское Федерации по выстему образованно
. Белгородски! технологически! институт строительных материалов
ФСУ
Белгород 1993

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Белгородский технологический институт строительных материалов
Кафедра систем управления
/жбержОено
летдическил совеяюл
инаямуяа
РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 21.03
Белгород 1993
Составители : Сидорин И.М., ст. преподаватель
Мишунин В. В., ассистент
Гольцов Ю.А., ассистент
Рецензент : Уральский В.И., к.т.н., ст. преподаватель
- 3 -
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
ИХЛЗДОВАНЯК КЯШМАЯКЯ МАВМПУЛЯЮРА ПРОШЮТЮГО РОБОТА.
ПРЯМЯ ЗАДАЧА О положив МАЯППГЖГОРА
Цель раОош: ознакомиться с устройством и принципом действия
промышленного робота, изучить кинематическую структуру мани-
пулятора и экспериментальным путем определить форму и размеры
рабочей зоны. Решить прямую задачу о положении манипулятора.
Описание алгоритма решения прямой задачи о положении,
манипулятора
Праллиеюшй робот (ПР) - автоматическая машина, стационарная
или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде
манипулятора, имеющего насколько степеней подвижности и перепро-
граммируемого устройства программного управления для выполнения в
производственном процессе двигательных и управляющих функций.
Под пэрепрограммируемостью понимается свойство робота заменять
управляющую программу автоматически или при помощи человека-
оператора.
Рассмотрим классификацию промышленных роботов.
По специализации ПР подразделяют на специальные, специализи-
рованные, универсальные.
Специальные выполняют строго определенную, обычно простую
операцию или обслуживают оборудование конкретной модели.
Специализированные выполняют операции одного вида или обслу-
живают оборудование одного назначения.
Универсальные могут обслуживать различное оборудование и
выполнять самые разнообразные ( разнородные .) операции с широкой
номенклатурой деталей.
По заракяеру выполняема операций ПР подразделяют на операцион-
ные - непосредственно выполняющие операции технологического про-
цесса ( окраску, сварку, сборку и т.д. ) и обслуживающие - выпол-
няющие вспомогательные переходы или операции перемещения при об-
служивании технологического оборудования.
По груаотюдъелности на сверхлегкие ( номинальная грузоподъем-
ность до 1 кг ), легкие (1 - 10 кг ), средние ( 10 - 200 кг >.тя-
желые ( 200 - 1000 кг ). сверхтяжело ( свыше 1000 кг ).
- 4 -
По числу саепенеб побвижносяи на роботы с двумя, тремя, четырь
мя, с числом степенен подвижности более четырех.
По бозлажносяи передвижения на стационарные и подвижные.
По способу установки на рабачел л&сяе на напольные, подвесные,
встроенные. - ->
По виду сижл коардина» на роботы, работающие в прямоугольной
(декартовой), цилиндрическое, сферической, угловой, других системах
координат.
По виду привода на роботы с электромеханическими, гидравличес-
ким, пневматическими, комбинированными приводами.
По виду управления ПР подразделяют на группы и подгруппы.
Группа	Подгруппа
Программные	Цикловые
Позиционные
Контурные
Адаптивные	Позиционные
Контурные
Программные (1-е поколение роботов ) предназначены для работы
в строго определенной среде. Они не реагируют на изменения внешней
среда и продолжают работу, как будто ничего не произошло. Это мо-
жет привести к сбоям, поломкам робота или технологического обору-
дования, производственному травматизму.
» Адаптивные ( 2-е поколение роботов ) работают по гибко изменяв-
шм или корректируемым программам. При этом перестройка программ
происходит в ответ на изменения условий внешней среды. Для получе-
ния внешней информации адаптивные системы управления обеспечивают-
ся разнообразными датчиками.
Учитывая, что главная задача управления ПР - перемещение рабо-
чего органа по заданной траектории, вводится деление на подгруппа.
При контурном управлении рабочий орган перемещается по непрерывной
траектории. При позиционном - по дискретной траектории с большим
числом точек остановки ( 10э. ,.1О4 ). Цикловое управление харак-
теризуется также дискретной траекторией, но с ограниченным числом
точек остановки ( <* 10 ).
По способу программирования ПР подразделяют на программируемые
обучением и программируемые аналитически.
- 5 -
В первом случае человек-оператор перемещает рабочий орган
вручную или с помощью выносного пульта программирования. При этом
происходит запись в запоминающее устройство информации о всех
движениях и действиях манипулятора.
Во втором случае оператор вводит в управляющее устройство про-
грамму, полученную методом аналитического расчета всех движений
манипулятора за один цикл.
Ианилумкор < механическая "рука" робота ) - техническое ус-
тройство, предназначенное для воспроизведения рабочих функций рук
человека.
Манипулятор состоит из звеньев, соединенных между собой опреде-
ленным образом. Одно звено является основанием (базой), относи-
тельно которого осуществляется отсчет перемещения и ориентация
звена, представляющего собой рабочий орган манипулятора. Группа
звеньев, соединяющих его с основанием, образует кинематическую
цепь манипулятора. Два соседних звена составляют кинематическую
пару, число степеней подвижности которой определяется числом не-
зависимых движений одного звена пары относительно другого. В боль-
шинстве случаев звенья манипуляторов образуют кинематические пэры
пятого класса, в которых относительное движение звеньев определя-
ется одним параметром: углом поворота или перемещением. В первом
случае имеет место пара вращательного типа, во втором - поступа-
тельного.
На этапе общей компоновки манипулятора выбирают количество, вид
и взаимное расположение его степеней подвижности. С компоновкой
прежде всего связаны такие эксплуатационные характеристики ро-
бота, как форма, расположение и размеры рабочего пространства и
рабочей зоны. Рабочее пространство характеризует ту часть объема, •
которую занимает робот и, следовательно, в ней не могут находиться
остальное оборудование технологического комплекса и строительные
конструкции. Рабочая зона характеризует досягаемость рабочим орга-
ном робота тех или иных точек пространства. Перемещение рабочего
органа между точками рабочей зоны осуществляется переносным сте-
пеням. подвижности манипулятора. Ориентация рабочего органа осу-
ществляется ориентируклцим степеням подвижности. Перемещение ра-
бочего органа в этом случае мало по сравнению с перемещением,
обусловленным переносными степенями подвижности, т.е., ориен-
тирующие степени подвижности незначительно влияют на форму и раз-
меры рабочей зоны робота.
- 6 -
Таблица I
Кинематические схемы манипуляторов
Сислела Кинелаяичеспая	Рабочая
коорбинал	стела	зона
Пряло-
уголъная
(бекирловая)
Цилиндра-
ческая
Сферическая
Угловая
дериилиьная
Угловая
горизан-
юалъная
[гнила SCAPA)
- 7 -
В табл. 1 приведены примеры наиболее распространенных обоб-
щенных компоновочно-кинематических схем роботов и форма их ра-
бочих зон. Ориентирующие степени подвижности опущены.
Положение кинематической цепи в пространстве определяется с
помощью обобщенных коорОшюл q{(£»1,2,...,п), характеризующих
относительные перемещения в кинематических парах (рис.1). Для
определения положения рабочего органа в пространстве вводится век-
тор положения гп « (	]®.
При решении прялоО. задачи о положении жанипумяора рассчитыва-
ют* положение рабочего органа, а также звеньев манипулятора по за-
данным относительным перемещениям qt(£=i ,2,...,п) в кинематичес-
ких парах.
При постановке и решении задач кинематики обычно составляют*
расчетную кинематическую модель манипулятора, в основу которой
должны быть положены предполагаемые или имеющиеся геометрические
размеры звеньев, а также типы, количество и распределение
кинематических пар.
Затем осуществляется выбор систем осей, используемых при
описании движения манипулятора. С неподвижным основанием связыва-
ется система осей	. Система 0<Х<¥<2< связана со звеном
t и имеет ось 0(Z{ , совпадающую с осью сочленения звеньев t и
1+1. Для пар вращательного типа ось 0(2с совпадает с осью отно-
сительного поворота, для поступательных - она параллельна направ-
лению относительного поступательного перемещения. Ось 0(Х( пер-
пендикулярна осям 0iZ< и	, ось 0€У( - осям 0|Х< и
0{Z( и дополняет их др правой триады. Номера звеньев обозначаются
как (=0,1,2,...,п. Индекс О соответствует неподвижному основанию,
индекс п - рабочему органу. Система осей °ПХПУП2П не связана с.
подвижным соединением звеньев - она определяет ориентацию и поло-
жение рабочего органа.
Примеры, показывающие правило разметки звеньев и систем осей с -
ними связанных, приведены на рис. 1. Положение точки - полюса
рабочего органа, может быть выбрано произвольно.
Приведенные правила ориентации систем осей, связанных со звень-
ями, определяют важное обстоятельство: взаимное положение систем
□сей I и 1-1 двух соседних звеньев зависит от четырех парамет-
ров, один из которых является обобщенной координатой, а три дру-
гих - конструктивными константами. Матрица перехода . от системы
осей ( к системе 1-1 равна
Рис.1. Системы осей, связанные со звеньями манипулятора
- 9 -f
Af " Ae<*As4‘Aa4,Aa< •
где Ад4, аЯ4 * АО1 »	Аа<	матриц.	характеризующие четыре
преобразования, выполняем» в следующем порядке:			
1) поворот системы	осей О		вокруг оси 04(Z<t
на угол в. , ооеспвчивающиж параллельность	и			
О4Х4 . Он характеризуется матрицей			•
' СОЗ	»4 -sin в	€	0 10	
sin 6. cos в		.	0 I 0	
Ае<= о	0	1 I 0	;	( 2 )
о	О	0 11.	
2) перенос системы	осей i-1	вдоль оси O4 fZ4 J на величину	
s4 до того, как оси		и 04Х( окажутся на одной прямой.	
Ему отвечает матрица			
		1 °1	
AsC	Е	о «'*’ — т1 1 »	;	< 3 )
О	О	0 1 1	
3) перенос системы осей 1-1 вдоль оси О4Х4 на величину а4
до совпадения О( г с 0f . Он характеризуется матрицей
Асн	о* О о - 1 а । t Ц1 1 о 1 t ° »- -   —1	;	( 4 )
4) поворот системы осей			1-1 на угол		a4 вокруг оси О4Х4 до
совмедония всех	осей.	Ему отвечает матрица			
	Г 1	0	0	1 0 ]	)
	0	COSOL.	-slna.	: о	
	0	< з1па(	< соэас	I 0	( 5 )
	0	0	0	i 1	-
- 10 -
С учетом выражений ( 2 )...( 5 ) запишем матрицу ( 1 ) в виде
	 СО304	-з1п0<-соза|	81пв<<з1па( 1 а(-соз64 '
Ai •	31П0< 0	созО^соэс^ з!ла<	-созв1-з1па< 1 а4«з1п04 соза4 1 з4
	0	0	0	1	1
( 6 )
Если реализация операций 1...4 не привела к совмещению системы
осей	с °<X<Y<Z< необходим! осуществить:
5) поворот системы осей 1-1 на угол у4 вокруг оси 0< tY< _f ,
которому отвечает матрица
созу<
О
-31П7<
О
О	slny4	1 О
1	0	10
О	созт4	I О
О	0	11
( 7 )
6) перенос системы осей 1-1 вдоль оси Of_fYt_r на величину lf
о
О О 0 11
или ( в редких случаях ) повторить некоторые из преобразований
( 2 ) ... (5 ).
Матрицы (2)...(5), < 7 ),( 8 ) определяют все возможные ти-
пы преобразований: вращения вокруг всех осей и переносы вдоль них.
Их композиция характеризует результирующее преобразование и отве-
чающую ему матрицу д{ , как произведение соответствующих матриц.
Если имеется последовательность систем осей, то для перехода от
системы осей, связанной с рабочим органом к опорной ( чате всего
связанной с неподвижным основанием ) применяют формулу
ВП=А f 'А2*. -. ’An .	„	( 9 )
где вп - матрица, описывающая положение рабочего органа в сис-
теме осев <ууу!о .
- 11
Обозначив О X =я , О Z 4 , запимем:
fl fl	п П fl
(вп>хо <V«W>«O (1п>« '
^п^рО ^пЖ^п)уО	*	^пО
ЧЛо <Гп*%Ло <fn>zO ' ZnO
I
I
( 10 )
О
о о
1 О О О I 1
где ап - матрица поворота п-я системы осей относительно опорнож,
характеризующая ориентацию рабочего органа;
V1 <гп>л-<гп>#о-<1п’«о ’’ - В9КТ°р тдаода;
«н'> ^«о-'ви’иг’вЛо ’Т - ввкт0Р ориввтации;
гп={ Xno*YnO,Znc " в010^» характеризующий положение
рабочего органа.
Необходимость решения прямой задачи о положении манипулятора
возникает в связи с невозможностью определения положения рабочего
органа путем непосредственного измерения, в то время как текущие
значения обобщенных координат манипулятора измеряются достаточно
просто с помощью соответствующих датчиков.
Решая прямую задачу, можно определить:
геометрические характеристики рабочего пространства и рабочей
зоны манипуляторов со сложной кинематической схемой при конструк-
тивных ограничениях на обобщенные координаты типа Ч(Ж(П <
точностные характеристики, на пример, погрешности дгп определения
координат охвата гп , обусловленные неточным изготовлением элемен-
тов манипулятора, либо ошибками Aq* отработки относительных пере-
мещений q( в кинематических парах.
Прямую задачу о положении рассматривают при исследовании кине-
матики и динамики манипуляторов.
Порядок выполнения работы
1.	Ознакомиться с заданным преподавателем промышленным роботом.
Произвести классификацию в соответствии с принятыми признаками.
При классификации по числу степеней подвижности указать количество
переносных и ориентирующих степеней подвижности.
- 12 -
2.	Определить кинематическую схему манипулятора, форму и разме-
ры его рабочей зоны.
3.	Определить сможет ли робот перемостить рабочий орган из точ-
ки А(О.О.О) в точку B(X,Y,Z) . заданных в декартовой системе
координат. Значения1 X.Y.Z подучить у преподавателя.
4.	Сделав допущение о том. что манипулятор имеет только пере-
носные степени подвижности, изобразить его кинематическую схему.
На схеме осуществить выбор систем осей, используемых при описании
движения манипулятора.
5.	Найти матрица перехода At от системы осей t к 1-1 ,
< = 1,2,...,п t где п - число переносных степеней подвижности. Ге-
ометрические размеры звеньев определить путем измерений.
6.	Найти матрицу рабочего органа вп .
7.	Экспериментально определив Ч(Я(П и Ч4яих по каждой сте-
пени подвижности и используя матрицу рабочего органа Вп . найти
размеры рабочей зоны манипулятора. Изобразите рабочую зону в опор-
ной системе осей. Результат сравнить с подученным в п.2 .
и. Используя результат п.6 , ответить на вопрос п.З .
9. Сспоставить результаты работы с данными из технической доку-
ментации на робот.
Отчет о работе
* 1. Характеристика промышленного робота в соответствии с класси-
фикационными признаками.
2.	Кинематические схемы манипулятора с учетом и без учета ори-
ентирующих степеней подвижности. На последней должны быть изобра-
жены выбранные системы осей.
3.	Матрицы перехода от ( к 1-1 системе осей, матрицу
рабочего органа вп .
4.	Графически изображенные формы и размеры рабочих зон, опреде-
ленные экспериментально и с использованием прямой задачи о положе-
нии манипулятора с ответами на вопрос п.З предыдущего раздала.
Пояснить нахождение рабочей зоны при использовании прямой задачи о
положении манипулятора.
- 13-
Контрольные вопросы
1.	Дать определение промышленного робота.
2.	Какие признаки положены в классмфикэцмо промышленных
роботов?
3.	Сформулируйте прямую задачу о положении манипулятора.
4.	Какими степенями подвижности определяется рабочая зона мани-
пулятора?
5.	Запишите матрицы поворота системы осей (-# вокруг оси
• *атРиЦЫ переноса Вдоль тех же
осей.
6.	Что можно определить с помощью прямой задачи о положении ма-
нипулятора?
7.	Сколько степеней подвижности должен иметь промышленный робот
для перемещения и произвольной ориентации рабочего органа в
пространстве?
8.	Какие преимущества и. недостатки имеет прошллвяный робот,
работающий в декартовой системе координат?
Литература
1. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В
9-ти книгах. Кн.5 . Моделирование робототехнических систем и ги5-
ких автоматизированных производств: Учебн, пособи для втузов /
Под ред. И.М.Макарова - М.: Высшая школа, 1986.
2. Бурдаков С.Ф. и др. Проектирование манипуляторов промышлен-
ных роботов и роботизированных комплексов: Учебна пособ; для
студентов вузов / С.Ф.Бурцаков , В. Д. Дьяченко , А Н.Тимофеев - М.:
Высшая школа, 1986.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2
жпвяюпиаал исследования методов рикния обратной
ЗАДАЧИ О ПОЛОЖЕНИИ МАНИПУЛЯТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ
Цель работ: изучить предложенную методику решения обратной
задачи о положении манипулятора для конкретных кинематических
схем. На основании проведенного машинного эксперимента определить
программную траекторию робота и оценить влияние погрешностей при-
водов на точность позиционирования манипулятора.
Описание алгоритма решения обратной задачи о положении
манипулятора
Обратная задача о положении ланипуляпора представляет собой
задачу отыскания обобщенных координат по заданному в опорной
системе координат положению рабочего органа или некоторого звена
манипулятора. Полученную совокупность q = ( q, , Q2f.-.»Qt JT
( I = 1,2r...,n ) называют бекяорол обобщенных координат.
Известны точный и приближенный методы решения обратной задачи.
Получение точного решения в вида аналитических зависимостей
обобщенных координат от конструктивных параметров и заданного век-
тора положения манипулятора возможно не для всех кинематических
схем роботов и является сложной задачей.
При решении точным методом осуществляется' выбор систем осей.
Положение рабочего органа или некоторого звена манипулятора харак-
теризуют матрицей Bt ( матрицей перехода от f-й к опорной
системе осей ), имеющей вид:
- 15 -
Обратные переход от опорное к
(-а системе осей
характери-
зуют матрицей:
0001	1	О О О I 1
( 12 )
Так как в большинстве обратных задач обобщенные координаты
находят по положение) рабочего органа, то ( = п и исходными
данными для решения являются элементы матрицы Вп и геометричес-
кие размеры звеньев (	). Элементы матрицы Вп опре-
деляют по заданной траектории движения рабочего органа.
Рассмотрим решение обратных задач для конкретных кинематических
схем по методике, предложенной в литературе 12]. Предварительно
введем вектора Вт« (1,0,0]Т ©2 « [0,1,0]Т ©3 «[0,0,1 ].т
Кмнелаяичесмая стела. >1 (рис.2)
Исходные данные: г5 , f5 , g5 • l4 • 1S •
Принятые допущения: lf » l2 - l3 • 0 .
Находим вектор тэ .
т3 ~ TS ~	+ l5^'Z5 ~ I Х50 * *50 * Z50
- <14 ♦ ^5)•l<ts>.o.<rs>,o.<*^>xOl, - I «,р . Г-
Обобщенные координаты q, = Z30 , q2 - XJ0 , q3 « Y3O .
Найдем проекцию вектора fs на ось Y3 . Так как по условию
известны проекции 15 на опорную ( нулевую ) систему осей, а по-
ворот опорной до полного совпадения с третьей системой осей харак-
теризуется матрицей и3 = а3 , то
^5>уЗ = вг’из'^5 •
Учитывая, что 15 , как и Xt , Yf , Zf (I « 1,2,...,5), явля-
ются ортами ( единичными векторами ), можем записать
^Г5^уЗ
соз q. = --------= СМ„, •
4	S уз
Делэя поправку на знак, получаем:
qd = -31«n((f5)l3)-arccos((I5)v3) ,
- 1b -
j Рис.г, Кинематическая схема Я
।
- и -
где	“ eT'uj,f5 “ проекция вектора f5 на ось Хд ;
	1 при	> °
al^«f5>x3> =	0 при	«8»«Э " 0 -
	-1 при	«в>«3 < 0
Аналогично находим
Ч5 - sl^n<(g5)v4).arcco3((g5)jr4) ,
гдэ <«5>v. - в? ЧГ<5 • <%>м - «?•«•% •
Так как в матрицу и( входят значения обобщенных координат
* последовательность решения обратной задачи соответ-
ствует описанной выше. Для данной кинематической схемы задача ре-
шается однозначно, т.е. каждому положению рабочего органа соответ-
ствует один вектор обобщенных координат.
Кияелатчестя стела *2 (рис.3,а)
Исходные данные: г5 ,	, f5 , lf . 14 , 15 .
Принятые допущения: « 1Д = О .
г, = гв - (I. + ls)-Ts - I *эо^зо'2зо >’•
Найдем проекцию вектора гд на плоскость 0ХоУо . Угол между
этой проекцией и проекцией гд на ось 0Хо является обобщенной
координатой qf . Делая поправку на знак, получаем:
хзо
ч, <„= slBna^J-arccos	+
/ Xе + Y2
»	30 лзо
1	хзо
+ x*entler(— ( 1 —	— ) ) ,
2	/4о + ¥5о
где entler ( а ) - целая часть числа а .
Второе слагаемое принимает два значения: х (при Хдо <0, ¥до =0)
или О < во всех остальных случаях ).
То же значение гд может быть получено при
Ч, (2r 4f fr> + r <	2» > •
что отражено на графе выбора допустимых решений обратной задачи
расходящимися ветвями ( рис.3,6 ).
- 18 -
Рис.3.Кинематическая схема М2 (а) и граф выбора (б) допустимых
решений обратной кинематической задачи
- 19 -
Координата q2
^2 (П,(гГ ^тз^хо Ъ Zso ” *г
Координату qa определяем как проекцию вектора гэ на ось
°А •
% (t).(2)~ ^Г3^ж2 “ вэ’и2*Г3 •
Координаты q4 и q5 определяем так же, как и для схемы 11:
Ъ (1>.(2Г - а1^ «ГАз )-arecos((ffi)v3 );
% fM.f2)=	«®5>V4 )-агссоз((85)ж4 ).
Кинелааическая стела 13 (рис. 4, а).
Исходные данные: r5 , gs , f5 , lf , l4 , lfi .
Принятые допущения: l2 ==l3 - О
Г3 =	- <*4 + 15>’Х5 ’ < X3O’Y3O>Z3O I’*
Значение координаты qf находим аналогично предыдущему случаю
хзо
qf ((?= 31gn(Y3Obarccos — =..z..zz.. +
/	+ 4о
1	хзо
+ x-entler(— ( 1 —------------) ) t
2	/4о + ^0
Ч, <г>- Ч, п, * « ( ®о<12х ).
Для определения координаты q2 находим вектор r3t ,
тз, = гз - г>'ез ’ [ хзо >¥зо ^30 >’ - 1,-Ю.0.Нт -
I XJ0 ,YJ0 ,ZJ0 -lf ] .
Так как принято 12 =0, то точки Of и 0£ совпадают, а соз q2
находим как отношение проекции вектора r3J на ось 0(Х* к длине
этого вектора. Делая поправку на знак ^получаем:
^ГзРх»
^2 (1).(3)= 3^вп<<гз()у|>,агссо3 *— — ,
1гз(1
где <г31)х1 = ef.u,T3, . <r3,)v, = e* u,.r3, .
То же значение r3J может быть получено при
Дг (2),<4)Л ^2	+ х < 1110(3 2* ) *
что отражено на графе выбора допустимых решении обратной задачи
расходящимися ветвями (рис. 4, б).
— CM
Рис.4. Кипела*месмая стела М3 (а) и гриф быОори (б? дипустилих
решений обратной юмелатической задачи
- 21 -
Для каждого набора qf , q2 определяем координату q3 , как про-
екцио вектора гЭ| на ось О^2
Чз (Iл'и2Г31*
Координаты q4 и q5
^4 (d. (2).(3).<4}>* ~ sl^n	J-arccostt^)^ );
%	“«5^4	).
Ммелсояичесмая стела *4 (рис. 5, а).
Исходные данные: r5 , f5 ,	, 12 , 13 , 1д , 15 .
При описании решения опускаем пояснения, приведенные выше .
Г, = Г - (I +	= [ X_O,Y„,Z__ JT ,
лэ я э э ли ли ли
¥
30
Я> пГ з1вп<Хзо)*агс«>з . ---- +
/4о + 4о
1	хзо
+ «-entler(— ( 1 -	— ) ) ,
2	/4о + *30
Qj Ч, (1) + rood 2ж
Вектор г31. г, - 1, 8» - I ХЭ£> ,»эо .2ЗО -I, Г
длиноа |гэ,|. /*эО * 4о ♦ < Z30 -1,)г
имеет проекции на ось 0,Х. (г,,>, - и •?_. и ось ОД
• I Л1Х1 I 1	31	I
^Г31^и»
Так как в
для каждого
= 0т-и -г
2 J Х31 *
матрицу и? входит ранее наеденное значение q( , то
qt рассчитывается два значения q2 по формулам
^2 ( f ». (2). (3). (4)~ ~ 3^вП^ГзJ )жf ) 1 а^СОЗ —	-- ±
г1+ 1гз,1г-гз
1 агссоз -------------
2‘гз1гз(1
Правая часть слагаемого получается
из теоремы косинусов для
треугольника со сторонами 12 , 13 , |г3(|-
При определении q3 найдем координаты вектора г 2 в системе
осей O2X2Y2Z2
^Г32^2	^Г3)^2	^Г2»^2 »
-гх-
ре^ний оОракной кинелакической задачи
- 23 -
где	“ ве|СГ0Ры гзг и . заданные в системе
осе. оду,,
^Т31^2 “ и2'ГЗГ*
Координаты вектора гг| в системе осев O^jyt^ подучаем из
матрида д"* •
^тзг\г
*Ь (i). (2),о).(лГ ~ slgn((rM)xp*arccM —	,
I
ire fr3.Ve’ <'32>a • №м>.г-eT xr32>2s
И Ъ <?). (3>. (Л?* ” В^бП ^f5^3 ЬвГССОЭЦ^)^
^5 пмгмзм-Г <<«Л4 J-arccost^)^ ).
Тогда выбор допустима решения проводится в соответствии
с графом (рис.5,6>.
Описанная выше методика решения прямой (см.работу М1) и обрат-
ной задач реализована в ваде программного комплекса.
Решение обратной задачи может быть использовано при :
аналитическом программировании ПР;
управлении адаптивными роботами.
В первой части лабораторной работы предлагается выбрать ПР, с
заданной кинематикой, для участка укладки листового стекла. Мани-
пулируемый объект (листовое стекло) уложен на тележку в почти
вертикальном положении. Тележка расположена около загрузочного
рольганга линии закалки стекла (рис.в) . Основной задачей манипу-
лятора является поочередный съем листов с тележки и укладка их на
рольганг закалочной линии.
Циклы манипулирования (рис.7):
исходное положение ,
подход захвата к стеклу ,
захват стекла.,
отсоединение листа от стопы ,
подъем листа на высоту рольганга ,
разворот листа из вертикального положения в горизонтальное ,
перенос стекла в положение над рольгангом ,
опускание стекла на рольганг линии ,
освобождение захвата ,
возвращение в исходное положение .
- 24
Рис.6. Участок переноски листового стекла:] - рольганг; 2 - транс-
портная тележка с листовал стеклол; з - пре&полагаелое лестЬ
установки работа
Рис.7. Схема манипулирования стеклом:
I - захват: 2 - отрыв; 3 - подъем;
4 - ориентация; 5 - положение после
поворота; б - опускание на рольганг
- 26 -
При выборе ПР необходимо учитывать размеры рабочей зоны. вид
управления, грузоподъемность, погрешность позиционирования.
Погрешность позиционирования не должна отличаться от погрешности
укладки стекла вручную и составляет 1 мм.
Порядок выполнения работы
1.	Получив задание и воспользовавшись литературой [ i 1, 13],
[ 4 ], выбрать ПР для'укладки листового стекла с тележки на роль-
ганг. Задание выдается в вида трехзначного цифрового кода, где
первая цифра - номер кинематической схемы, вторая - номер варианта
из табл. 3, третья - номер варианта из табл. 4.
2.	Записать матрицы захватного устройства при переносе У-го
листа стопы. Значение N задается преподавателем.
3.	Для подученной траектории захватного устройства решить на
ЭВМ обратную задачу о положении манипулятора. Из множества
решений выбрать одно, реализуемое данным типом робота и удовлет-
воряющее условию экономичности передвижения.
4.	Убедиться в обратимости решений кинематических задач в точке
захвата. С этой целью решить прямую задачу о положении манипулято-
ра на ЭВМ для каждого из векторов обобщенных координат, полу-
ченных в п.З .
5.	В выбранном в п.З векторе обобщенных координат для точки
захвата произвести увеличение каждой из них на 1,2,3,.. .,10Я от-
носительно диапазона изменений. В каждом с.лучае просчитать погреш-
ность позиционирования робота. Результаты расчета внести в сле-
дующую табл.2.
Таблица 2
Результаты расчета координат и погрешности позиционирования робота									
Приведенная погрешность, Ж 0 1	Значения обобщенны? координат, град, ши л*					Координаты схвата, лл			Погрешность пози- ционирования, лл
	q>	q?			%	X	Y	Z	К--/ ЛХг+ЛУг+Л2г
10 Пункты 1 ляотся прело;	и 2 I давате	зыпо. злю	ннякг три	гея цоцуо	три т <е.	ТОДГС	1T0B1	се к	заботе и предъяв-
- 27 -
таблица 3
Характеристики объекта манипулирования
	Лаборияные разлеры стекла, лл			Масса одного	Количество листов в пиралиде
ZUpUurM	длина	ширима	| люлцима	листа, кг 	J	
О	450	290	!	5.5 1	1,8	80
1	753	621	I 5.5	6.4	60
2	507	452 -	I 5.0 1	2.9 •	70 -
3	1330	655	 1	5.5 1	11.9	50
4	334	241	1 1	5.5 1	1.1	100
5	684	515	J 5.5	4,8	75
6	900	448	1	6.0	6,1	45
7 «	953	621	!	5,5 1	6.1	40
8	715	620	:	5.5	6.1	65
о	460	'	160	:	5,5 4			1.0	90
Таблица 4
Установочные размеры
Вариант	Уровень тележки a , ля	Расстояние от оси робота до пирамиды Ь , ля	Уровень рольганга с . лл	Расстояние ап оси робота до рольганга d , лл	I Уровень I опускания* стекла I е , лл	Угол наклона стекла в пиралиде а
0	400	1050	800	1010	2.0	!	85
1	500	1100	850	1120	2.5	75
2	350	1200	700	1200	. 3,0	80
3	450	1230	550	1250	3.5	70
4	350	1150	650	1120	4,0	_’±_
5	500	1040	800	1080	4.5	80
6'	430	1310	600	1340	5.0	85
7	480	1260	550	1300	3.5	80
8	380	1150	750 		1180	2,0	! 75
9	470	1280	700	1270	|	4.0	85
- 28 -
Отчет о работе
1.	Выполненная в масштабе схема расположения робота и техноло-
гического оборудования.На схеме указать рабочую зону манипулятора.
2.	Тип и технические характеристики выбранного робота (вид уп-
равления, грузоподъемность, погрешность позиционирования, тип при-
вода).. Дополнительно указать размеры звеньев манипулятора и диа-
пазон изменения обобщенных координат.
3.	Кинематическую схему манипулятора и соответствующие выраже-
ния для матриц захватного устройства при переносе tf-ro листа
стопы.
4.	Набор векторов обобщенных координат, соответствующий траек-
тории движения захватного устройства манипулятора. Дополнительно
указать количество избыточных степеней подвижности при выполнении
рассмотренного движения.
5.	Результаты расчета (в виде табл.2).
Контрольные вопросы
1. В Чем заключается обратная задача о положении манипулятора?
2. Поясните решение обратной задачи для кинема гических схем
JW 1 ... 4 .
,3. Какова структура матрицы захватного устройства?
4. Отметить области применения где используется решение обра-
тной задачи о положении манипулятора,
5. По каким показателям выбирается промышленный робот?
Литература
1.	Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение: Робототех-
ника для машиностроения, 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машино-
строение, 1983.
2.	Динамика управления роботами / Козлов В.В., Макарычев н.п.,
Тимофеев А.В., Юревич Е.И. - М.: Наука, 1984.
3.	Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. - 2-е изд.,
пэрераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988.
4.	Современные промышленные роботы: Каталог / Под ред. Ю.Г.Ко-
зырева, Я.‘..Шифрина - М. Машиностроение, 1984.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИКЛОВЫХ УПРАВЛЯПфП УСТРОЙСТВ
Цель работ: ознакомиться с устройством, принципом действия и
особенностями программирования циклового управляющего устройства
ЭЦПУ-6030 и устройства управления роботом ПР-18-2М.
Описаняе циклового управляющего устройства ЭЦПУ-6030 и
устройства управления роботом ПР-18-2М
Цикловые управляющие устройства представляют собой устройства
программного управления перемещениями звеньев манипулятора и свя-
занного с ним технологического оборудования. Обобденная схема цик-
лового управления приведена на рис.8.
На пульте управления задаются режимы работы, индицируется сос-
тояние манипулятора.и управляющего устройства. Посредством пульта -
вводится управляющая программа.
Эаполинахх^ее устройство обычно состоит из раздельных блоков за-
поминания информации о последовательности, положении и времени.
Выделение информации о положении является конструктивной особен-
ностью роботов с цикловым управлением. Эта информация запоминается
в виде определенного положения упора или флажка путевого выключа-
теля, расположенных на звеньях манипулятора. Запоминание информа-
ции о последовательности осуществляется на коммутационных элемен-
тах и блоках коммутационных элементов: штекерных панелях (рис.Э.а),
диодных матрицах (рис.9,6), многопозиционных переключателях
(рис.10), тумблерах, программных'барабанах и т.д. Информация о
времени задается обычно на потенциометрах и отрабатывается времен-
ным устройством типа реле времени или аналогичными схемами.
Блок управления переходами предназначен для контроля окончания
отработки предыдущего шага программы, хранения номера отра-
батываемого шага и выдачи сигналов на отработку следующего. Обычно
этот блок включает в себя счетчик шагов, коммутатор переходов в
программе и схемы совпадения сигналов отработки. Коммутатор
переходов выполняется на шаговых искателях, дешифраторах,-
мультиплексорах и т.д.
Оператор
Блок
УПРАВЛЕНИЯ
"ВКЛЮЧЕНО-
Bt*CAX)4£HO"
Блок
ЗАПОМИНАНИЯ
ИНФОРМАЦИИ О
ПОСЛЕДОВА-
ТЕЛЬНОСТИ
Приводы
технологического
ОБОРУДОВАНИЯ
Пульт
управления
УСТРОЙСТВО
Путевые
вежлючатели. -*•.
упоры
Рис.8.Обобщенная схема циклового управления роботом
Обучение
Воспроизве-
дение
Общие для
режимов
Подтвержде-
ние отработ-
КИЖОМАНДНЕГ
СИГНАЛЫ
Механичес-
кие связи
Блок
управления
ПЕРЕХОДАМИ
Блок
ЗАПОМИНАНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
О ВРЕМЕНИ
Датчики
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Приводы
манипулятора
Звенья
манипулятора
Рис. 9. Виды программоносителей: а-штекерная панель,
б - диодная матрица
Кадры
ЛО.Программоноситель, реализованный на многопозиционных переключателях

- 33 -
Блок управления "вкдючено-Выкхючено" реализуется на релейных
элементах контактного и бесконтактного типов.
На рис.8 показаны связи управляющего устройство С оператором,
приводами манипулятора, технологическим оборудованием, а также
внутренние связи между отдельными блоками устройства.
Для неочувствлэнного робота, работающего по жесткой программе,
оператор является единственным источником внешней информации о
требуемых действиях, которая вводится в виде программы в запомина-
ющее устройство робота и которую робот должен затем отрабатывать в
автоматическом режиме, уже не получая никакое другой информации
извне. Поэтому перед началом программирования оператор определяет
порядок действий робота и технологического оборудования, требуемый
для выполнения работы, и составляет программу функционирования
робота.
При програляировании оператор вводит информацию о положении
звеньев, перемещая упоры или флажки путевых выключателей на
звеньях манипулятора в требуемое положение, вносит в управляющее
устройство информацию о последовательности отработки и величине
временных задержек. ,
Простейшей единицей программной информации является. число
(наланда), представленное в дискретной или аналоговой форме и
соответствующее единичной операции робота (перемещение одного зве-
на манипулятора, открывание - закрывание схвата, выдержка времени,
технологическая командаh В цикловых управляющих устройствах это
число содержит один бит информации и характеризует СПйрЗЦИМ типа
"включить-выключить**. Совокупность команд выполняемых одновре-
менно называется кадрол. Кадры могут объединяться в подпрограммы,
соответствующие законченной небольшой последовательности действий
робота.
При воспроизведении программы информация о последовательности
выполнения кадров поступает в блок управления
"включено-выключено". Блок включает и выключает приводы звеньев
манипулятора и технологического оборудования, обеспечивая движение
звеньев в запрограммированной последовательности. Сравнение
заданного перемещения и фактического значения положения каждого
звена осуществляется в естественном коде. Сравнивающим элементом
является датчик или механический упор.
- 34 -
Порядок выдачи на отработку кадров и подпрограмм при воспроиз-
ведении программы определяется заложенным в управляющем устройстве
принципом воспроизведения:
по жесткой последовательности;
с возможностью изменения последовательности воспроизведения
по каким-то условиям (внутренним или внешним по отношению к
роботу).
Внутренние условия обычно задаются на пульте управления или
записываются в запоминающем устройстве. Управление по внутренним
условиям создает дополнительные функциональные возможности, напри-
мер, многократная отработка отдельных участков программы по задан-
ному в счетчике числу; модификация отдельных команд программ! по
номеру отрабатываемого цикла и т.п. Работа по внутренний условиям
является тоже работой по жесткому алгоритму, так как внутренние
условия, заданные оператором, не изменяются в процессе отработки.
Информация о внешних условиях поступает в управляющее устрой-
ство робота в виде сигналов о ходе протекания технологического
процесса и позволяет роботу во время работы переходить на другую
программу, отрабатывать или пропускать отдельные участки программы
переходить на работу по внутренним условиям и т.п. Это позволяет
гибко реагировать на те изменения в технологическом процессе, воз-
можность которых была заранее предусмотрена при программировании
робота. Управление по небольшому числу (5.. .10) сигналов внутренних
и внешних условий предусматривается почти во всех управляющих уст-
ройствах современных промышленных роботов.
Устройство блока управления- переходами определяется принятым
принципом выработки сигнала конца отработки очередного кадра и
готовности к отработке следующего. При этом возможно использование
одного из трех принципов управления: путевого, временного или кол-
бинированного.
В первом случае выполнение предыдущего кадра подтверждается
срабатыванием датчиков, установленных на звеньях манипулятора. Во
втором - сигнал перехода к следующему шагу вырабатывается времен-
ным устройством по истечении определенного (характерного для дан-
ного шага) промежутка времени. В третьем случае попеременно для
различных шагов или различных звеньев используются оба способа.
При временном принципе выработки сигнала перехода датчики не тре-
буются. Сигналы перехода программы вырабатываются или временным
устройством, запускаемым в начале каждого шага, или тактирующим
- 35 -
устройством, запускаемым в начале цикла отработки. Фактическое
подтверждение отработки в этом случае отсутствует.
Рассмотрим примеры цикловых управляющих устройств.
Устройство управления роботом ПР-16-2М, находящееся в одном
корпусе с манипулятором, обеспечивает переключение золотниковых
пневморзспределителей в заданной последовательности, что вызывает
перемещение звеньев и рабочего органа в определенные точки рабо-
чей. зоны.
Программоноситель представляет собой командоаппарат на валу ко-
торого находятся сдвоенные кулачки (рис .11), управляющие рычагами
пневмораспредалителей. Кулачки управляют также микровыклю-
чателями, служащими для останова комацдоаппарэта после совершения
оборота, для блокирования движения при наличии сигнала "брак", для
управления вспомогательным оборудованием.
Кроме механического управления кулачками один из распределите-
лей имеет управление от электромагнита. Такое управление использу-
ется для блокировки одного из движений при поступлении сигнала
"брак". С циклом комзндоаппарата такой электроуправляемый распре-
делитель связывается при помощи двух микропереключателей. Вращение
вала осуществляется асинхронным электродвигателем через редуктор.
Для настройки комзндоаппарата по циклограмме служит лимб.
Робот имеет два режима работы: РУЧНОЙ и АВТОМАТ. В режиме РУЧ-
НОЙ тумблер SA2 (рис. 12) разомкнут. Запуск двигателя командоаппа-
рзта м осуществляется кнопкой "пуск" SB1 и двигатель вращается до
отпускания кнопки.
Б режиме АВТОМАТ (тумблер SA2 замкнут) сначала происходит заряд
конденсатора С1 через резистор R1 и диоды VD1, VD3 до напряжения,
определяемого стабилитроном VD2. Затем, при замыкании контакта SQ1
установленного на станке, происходит срабатывание реле К1, которое
становится на самоблокировку и находится в этом состоянии до раз-
ряда конденсатора С1 ниже напряжения удержания.
Контакт К12 реле запускает двигатель М- При вращении двигателя
отпускается (замыкается) микровыключатель SQ2 командоаппарата, че-
рез который происходит дальнейшее питание двигателя.' После совер-
шения одного оборота валом командоаппарата переключатель SQ2 раз-
мыкается и двигатель останавливается до следующего запуска.
Напряжение 24В используется при необходимости взять или поста-
вить загружаемую деталь в разных точках, например, при выгрузке
годных и бракованных деталей на разных радиусах.
4 - пне&иораспредемяелъ, 5 - концевой
вшизочапелъ, 6 ~ злемяродвигаяелъ

Й
Рис. ^.Принципиальная электрическая схема устройства управления
роботом ПР-18-2М
-	Зв -
В этом случае пневмораспределитель, имеющий управление от
электромагнита Y1, подключается к приводу манипулятора,
осуществляющего движение руки вперед.
При программировании робота на основании задания составляется
циклограмма его работы (табл.5). При составлении необходимо иметь
в виду, что цикл должен заканчиваться возвратом манипулятора в ис-
ходное состояние.
В циклограмме учтено время перемещения каждого звена от упора до
упора, а также время срабатывания схвата.- Значение времени вы-
полнения названных операций берется из технической документации на
робот или определяется экспериментально. Интервал времени между
началом первого и окончанием последнего движения составляет время
одного цикла работы ty, которое в роботе ПР-18-2М не должно пре-
вышать время одного оборота программного барабана t^. Если это
условие не выполняется, необходимо проанализировать циклограмму с
целью определения возможности одновременного выполнения некоторых
движений.
На основании скорректированной циклограммы, для удобства набора
программ, . огут быть составлены временные диаграммы, по горизон-
-	39 -
талькой оси которых откладывается время и соответствующие ему де-
ления лимба, по вертикальной - состояния звеньев манипулятора. На
рис. 13 показан пример составления временных диаграмм на основании
циклограммы (табл.5> для случая 10 с.
Ввиду небольшого объема памяти, недостаточной гибкости и отно-
сительных неудобств при программировании, управляющие устройства
рассмотренного класса находят ограниченное применение. Современные
цикловые устройства строятся, как правило, на электронной элемент-
ной базе.
Устройство ЭЦПУ-60.30 предназначено для управления манипулятора-
ми, имеющими двухпозиционные степени состояния, с позиционировани-
ем по упорам и соответствующим технологическим оборудованием. Кон-
струкция устройства выполнена в виде настольного пульта.
Техническая xapatmepuanuta усярсйяпва ЭЦПУ-6030
Тип системы управления......................цикловйя
Число управляемых звеньев манипулятора........ до б
Число звеньев, управляемых по путевому
принципу.......................................... 4
Число звеньев, управляемых по путевому
и временному принципам............................ 2
Число .точек останова на управляемом	звене....	2
Число технологических команд....................... 6
Число блокировок.............................. до 4
Число программируемых выдержек времени........	1
Диапазон регулировки программируемой
выдержки времени............................. от О до 0,7с
Число кадров программы........................ до 30
Устройство обеспечивает цифровую индикацию
номера кадра программы
Элементная база............................... интегральные
микросхемы
серии К155 в
сочетании с
дискретными
элементами
На рис.14 показаны основной функциональный состав устройства
ЭЦПУ-6030 и характерные связи между узлами и блоками. Оно постро-
ено по принципу синхронного программного автомата с жестким циклом
управления и состоит из следующих основных узлов и блоков:
- 40 -
управляоще-вычислгтелъныО. добудь, предназначенный для обра-
ботки информации по заданное программе и выдачи управляющих воз-
действий на манипулятор и технологическое оборудование;
пульт управления, обеспечивающий задание режимов работы уст-
ройства, выполнение операций включения - выключения питания,запус-
ка в работу, а также ручное управление звеньями манипулятора;
прогроддоносипедъ, предназначенный для набора и хранения тре-
буемой программы работы робота;
блок сопряжения с робояол и технологически» оборудование»,
обеспечивающий выдачу управляющих команд на распределители манипу-
лятора и технологическое оборудование, а также осуществляющий оп-
рос датчиков манипулятора, технологического оборудования и форми-
рование выдержек времени.
В автоматическом режиме работы очередной номер отрабатываемого
кадра программы из счетчика кадров поступает на дешифратор, адре-
сующий программоноситель. Выбор кадра программы сопровождается
поступлением и запоминанием на триггерах выходного регистра управ-
ляющих команд, выдаваемых на робот (до поступления новых).
Команды на технологическое оборудование сохраняются на выхода
устройства только в течение времени их исполнения. После получения
всех сигналов об исполнении соответствующего кадра программы с
датчиков технологического оборудования и робота (или от блоков
формирования временных выдержек технологических команд и команд на
робот) происходит срабатывание счетчика кадров, и устройство
переходит к выполнению очередного такта программы. Схема пропуска
и перехода предназначена для реализации простейших операция вет-
вления программы. Она инициируется схемой помехозащиты, формирую-
щей сигнал опроса условия пропуска кадра программы. При наличии
такого условия схема пропуска и перехода вырабатывает дополнитель-
ный сигнал для счетчика кадров, за счет которого и обеспечивается
пропуск очередного кадра.
С пульта управления можно задать один из следующих режимов ра-
боты устройства: РУЧНОЙ , КОМАНДА , ЦИКЛ , АВТОМАТ.
В режиме РУЧНОЙ команды на манипулятор задаются оператором с
пульта управления и поступают на блок выходных усилителей и далее
на манипулятор для управления его подвижными органами. Контроль
положения исполнительных органов осуществляется с помощью табло
индикации состояния звеньев манипулятора.
Состояние
WHuny tmopa
Рис. 13.Временные диаграммы работы комавдраппарата
42
Рис.14.Структурная схема устройства ЭЦПУ-6030
- 43 -
В режиме КОМАНДА устройство обеспечивает отработку одного кадра
программы, набранной на программоносителе. После отработки команд,
заданных в кадре, происходит остановка устройства.
В режиме ЦИКЛ устройство обеспечивает однократную отработку
всех кадров программы.
В режиме АВТОМАТ устройство обеспечивает многократную отработку
рабочего цикла робота.
При нажатии кнопки режима РУЧНОЙ на звено манипулятора выдается
команда, мнемоническое изображение которой нанесено на табло над
кнопкой. Табло при этом загорается.
Кнопка ПУСК функционирует только в режимах КОМАНДА. ЦИКЛ и АВ-
ТОМАТ. При нажатии на эту кнопку устройство начинает работать по
программе, одновременно загорается табло РАБОТА.
Кнопка СТОП служит для останова работающего по программе
устройства. При нажатии на эту кнопку табло РАБОТА гаснет (питание
устройства не выключается).
Кнопка СБРОС СЧК (счетчика кадров) используется для предвари-
тельной установки счетчика кадров в начальное состояние.
Кнопка +1СЧК используется для изменения состояния СЧК.
Кнопка СЕТЬ предназначена для включения питания.
При работе робота по программе на табло индикации высвечивается
текущий номер исполняемого кадра.
В верхней части устройства расположена красная кнопка аварийно-
го выключения устройства.
Программоноситель выполнен в виде двух наборных полей из много-
позиционных переключателей и размещен в верхней части устройства в
специальной нише, закрываемой крышкой. Каждый кадр программы может
содержать одну или две команды, набираемые на верхнем и нижнем по-
лях программоносителя. Программа составляется по циклограмме рабо-
ты робота, которая разбивается по шагам. Максимальное число шагов
рабочего цикла (а соответственно и программы) - 30.
Система команд устройства ЭЦПУ-6030 приведена в табл. 6.
Наличие верхнего и нижнего полей программоносителя позволяет
исполнять одну или две команды. Если в кадре при программировании
соответствующая команда набирается на верхнем поле программоноси
теля, а на нижнем поле вместо знака * устанавливается цифра О,
то данный кадр состоит из одной команды. Кадр также состоит из од-
ной команды, если на верхнем поле вместо знака * устанакямваятгя
цифра О.
- 44 -
ТиОжицр. 6
Система команд устройства ЭЦПУ-вОЗО
Нолер	Название			КоО илЗла	
клюнОы	коланды			верхнее	нижнее
				поле	поле
1	Рзтвнмв исполнительного			1	•
	устройства вперед				
2	Движение исполнительного уст-			2	•
	ройства назад				
3	Поворот вправо			э	•
4	Поворот влево	—		4	•
5	Подъем вверх	1 ’1			
		I		 *	1
6	Движение вниз	ш		•	2
7	Захватное устройство закрыто			•	5
8	Захватное устройство открыто			•	6
9	Технологическая команда 1			9	1
10	Технологическая команда 2			9	2
11	Технологическая команда 3			9	3
12	Технологическая команда 4			9	4
13	Технологическая команда 5			9	5
14	Технологическая команда 6			9	6
15	Опрос датчика 1 *			7	•
16	Опрос датчика 2			8	«
17	Опрос датчика 3			•	7
18	Опрос датчика 4			•	8
19	Выдержка времени			•	9
20	Пропуск			9	7
21	Переход			9	8
22	Останов			9	9
23	Конец программы						0	0
- 45 -
Кадр совместной отработки формируется из двух команд» набирае-
мых в одном шаге на верхнем и нижнем полях. Переход к следующему
шагу происходит только после отработки команд управления звеньями
манипулятора» набранных на программоносителе.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОМАНДА - команда управления технологическим
оборудованием. В кадре программы может быть набрана только одна
технологическая команда.
По команде ОПРОС ДАТЧИКА переход к выполнению кадра, записан-
ного на следующем шаге программы, осуществляется при поступлении
сигнала с внешнего технологического оборудования. В противном слу-
чае устройство остается на данном шаге программы.
Команда ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ служит для введения задержки между ша-
гами программы. В этом случае в коде команды вместо знака • наби-
рается цифра 0. С помощью команды ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ может быть реа-
лизован и режим совместной отработки команд, в котором одна коман-
да начинает отрабатываться спустя заданное время (в зависимости от
того» сколько раз был набран код 09) после начала другой.
Команда ПРОПУСК служит для организации пропуска одного кадра
программы при исполнении внешнего условия. В случае» если не при-
ходит сигнал с датчика, установленного на внешнем оборудовании«ус-
тройство переходит к выполнению кадра, записанного на 1+1 шаге
(на (-м шаге - ПРОПУСК). Если внешнее условие выполняется, то
пропуск кадра не происходит.
Команда ПЕРЕХОД служит для организации условного перехода к
фиксированному шагу с произвольного места программы. Условный пэре
ход выполняется при отсутствии на входе устройства -24 В.
Если сигнал -24 В присутствует, то переход не выполняется, и ус-,
тройство переходит к исполнению шага, следующего за командой
ПЕРЕХОД.
Команда ОСТАНОВ служит для остановки устройства,работающего по
программе.
Команда КОНЕЦ ПРОГРАММЫ служит для зацикливания программы рабо-
ты робота. При выполнении этой команды счетчик кадров сбрасывается
в исходное нулевое состояние, после чего исполнение набранной
программы повторяется.
В режиме ЦИКЛ» кроме того, при выполнении команды КОНЕЦ
ПРОГРАММЫ производится останов устройства.
Для набора режимов работы следует составить программу, пример
которое приводится в табл. 7.
Тадлицл 7
Пример составления программы работы робота
Колер пага	Код кадра	/	Наиленование коланд 6 кадре
О	11	Вперед. Подъем
1	05	Закрытие захватного устройства
2	32	Вправо. Вниз
Отладка программы производится последовательно в режимах
КОМАНДА, ЦИКЛ и АВТОМАТ на включенном устройстве. Перед началом
отладки звенья манипулятора вывести в исходное положение в режиме
РУЧНОЙ.
R режиме КОМАНДА, устанавливая счетчик в нулевое положение
кнопкой СБРОС СЧК и нажимая последовательно на кнопку ПУСК, отра-
ботать всю программу. Затем программу проверить в режимах ЦИКЛ и
АВТОМАТ.
. Необходимо знать то, что при включении питания звенья манипуля-
тора автоматически приходят в положение, которое соответствует
изображению в нижнем ряду табло индикации состояния звеньев мани-
пулятора. Чтобы избежать нежелательных перемещений звеньев при
включении пил ания, звенья ланипуляяора перед вклхнениел семи необ-
ходило вручную вывести в исходное положение согласно падло индика-
ции состояния звеньев.
Устройство вводится в рабочее состояние в следующем порядке:
'нажатием кнопки СЕТЬ включить питание;
установить режим работы РУЧНОЙ и с помощью кнопок ручного управ-
ления звеньями манипулятора вывести их в исходное положение;
установить режим работы АВТОМАТ;
нажать кнопку СБРОС СЧК;
нажать кнопку ПУСК. При этом робот начнет функционировать по
программе;
перед остановкой устройства установить режим работы ЦИКЛ. Робот
дорабатывает последний цикл и останавливается, манипулятор
приходит в исходное состояние;
выключить питание устройства нажатием кнопки аварийного выключе-
ния питания.
- 47 - .
Порядок вьпоанения работы
1	.Изучить принципиальную электрическую схему устройства управ-
ления роботом ПР-18-2М, ознакомиться с основными режимами работы.
2	. Определить с помощью секундомера время перемещения звеньев от
упора до упора и время цикла работы, характеризующееся временем
одного оборота программного барабана.
З	.В соответствии с заданием преподавателя предложить циклограм-
му работы ПР, как это показано в табл. 5.
4	.Составить временные диаграммы работы командеаппарата, как это
показано яа рис.13.
5	.Набрав программу, проверить ее выполнение в режимах РУЧНОЙ и
АВТОМАТ.
6	.Изучить функциональную схему, принцип действия и конструктив-
ные особенности системы управления ЭЦПУ-6030.
7	.Визуально освоить систему управления. Осмотреть пульт управ-
ления. Точно знать функциональное назначение каждой клавиши и изо-
бражения табло цульта управления.
8	.Внешне осмотреть робот МП-9С . Усвоить направления пэреме-
щения звеньев манипулятора (передвигая их вручную). Отчитаться
перед преподавателем в знаниях функционального назначения управля-
ющих органов пульта управления системы ЭЦПУ-6030.
9	.В режиме РУЧНОЙ произвести отработку всех команд управления
роботом.
10	.Получив задание у преподавателя, составить алгоритм функцио-
нирования робота, как это показано в табл. 7.
11	.Набрать программу на программоносителе. Отладку программы
произвести последовательно в режимах КОМАНДА , ЦИКЛ и АВТОМАТ.
Продемонстрировать преподавателю функционирование робота по
составленной программе.
12	.По указанию преподавателя усложнить программу. Модифицирован-
ную программу отладить и вновь продемонстрировать преподавателю.
13	.Сопоставить объем памяти, сложность программирования и прос-
тоту конструкции рассмотренных управляющих устройств.
Отчет о работе
I.Принципиальная электрическая схема управляющего устройства
роботом ПР-18-РМ.
- 48 -
2.Циклограмма работы робота.
3.Временны© диаграммы работы командоаппарата.
4	.Функциональная схема устройства ЭЦПУ-6030.
5	.Алгоритм функционирования робота.
6	.Алгоритм программы с дополнительными командами.
Контрольные вопросы
1.Объяснить принцип позиционирования в цикловых'роботэх.
2.Изобразить графически укрупненную схему цикловых систем
управления и указать функциональное назначение блоков.
3.Назвать виды программоносителей и методы записи программ в
цикловых системах управления.
4.Объяснить работу управляющего устройства роботом ПР-18-2М по
принципиальной электрической схеме.
5.Как составляется и какой вид имеет циклограмма работы робота?
6.Объяснить по функциональной схеме работу системы ЭЦПУ-6030.
7.Каковы возможности системы в режимах: РУЧНОЙ, КОМАНДА, ЦИКЛ,
АВТОМАТ?
8.Объяснить функциональное назначение следующих команд в систе-
ме ЭЦПУ-6030: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОМАНДА, ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ, ПРОПУСК,
ПЕРЕХОД, ОСТАНОВ, КОНЕЦ ПРОГРАММЫ.
9.Что такое работа по путевому принципу, временному принципу?
10.Пояснить понятие "кадр" применительно к управляющему устрой-
ству программного робота.
11,В каких технологических процессах допускается применение
цикловых роботов?
Литература
1	.Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В
9-ти кн. Кн.З. Управление робототехническими системами и гибкими
автоматизированными производствами: Учеб, пособ. для втузов /
Под. ред. И. М.Макарова - М.: Высшая школа, 1986.
2	.Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В
9-ти кн. Кн.9. Лабораторный практикум по робототехнике: Учеб,
пособие для вузов / Под. ред. И.М.Макарова - М.: Высшая
школа,1986.
3	.Устройство промышленных роботов / Юревич Е.И., Аветиков Б.Г.,
Корытно О. Б. и др. - Л.: Машиностроение, 1980.
Игорь Михайлович Сидорин
Вадим Васильевич Мишунин
Юрий Александрович Гальцов
РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Методические указания к выполнен») лабораторных работ
для студентов специальности 21.03
Ответственный за выпуск В.В. Мишунин
Подписано в печать IO. II. 93
Объем 2,9 уч.-изд.л.
Заказ
Формат 60*84/16
Тираж 160
Бесплатно
Ротапринт Белгородского технологического института строительных
материалов . 308012 , г.Белгород , ул. Костюкова, •••-. 46.