Информационные системы ПР

Информационные системы в значительной мере определяют функциональные возможности ПР, сложность решаемых ими задач, эксплуатационную надежность и эффективность их использования в производственных условиях, а также являются важным звеном в обеспечении безопасности обслуживающего персонала.

Информационная система состоит из набора первичных преобразователей (датчиков) с устройствами обработки информации. Одни и те же датчики могут на основе межсенсорного взаимодействия выполнять различные функции в восприятии внешней среды.

По функциональному назначению информационные системы делятся на три группы: системы внутренней информации ПР; системы восприятия внешней среды, системы обеспечения техники безопасности (рис. 4).

Системы внутренней информации ПР предназначены для оценки положения звеньев манипулятора, определения их скоростей и ускорений в каждый момент времени, выдачи информации технической диагностики узлов и аварийной ситуации, обеспечивающей предотвращение поломок как механической системы ПР, так и обслуживаемого им оборудования при появлении сбоев.

Подсистема оценки положения, скорости и ускорения звеньев манипулятора является специализированной для конкретного типа ПР. В качестве датчиков положения используются конечные выключатели, проволочные потенциометры, вращающиеся трансформаторы, индуктосины, цифровые кодовые датчики (ротационные кодеры). Скорость и ускорение достаточно надежно определяются с помощью тахогенераторов либо двигателей постоянного тока серии ДПМ.

Подсистема технической диагностики ПР должна входить в общую систему диагностики автоматизированного участка (линии). Она оснащается датчиками давления, температуры, напряжения, развитой системой индикации и т. п. Подсистема аварийной блокировки приостанавливает выполнение последующих команд при появлении сбоев как систематического, так и случайного характера. Номенклатура и число используемых в подсистеме датчиков определяются типом ПР и характером решаемых им задач, а типы датчиков и места их установки на ПР зависят от используемой схемы контроля и управления.

Системы восприятия внешней среды предназначены для получения и выдачи в систему управления ПР информации о наличии объекта в пространстве, распознавания его формы и ориентации, определения его физических и других свойств. Информация о состоянии внешней среды может восприниматься на различных расстояниях от источника. Различают сверхближние, ближние, дальние и сверхдальние информационные системы восприятия внешней среды.

Системы сверхближнего действия используются для очувствления захватных устройств и других частей манипулятора, а также корпуса робота. Они позволяют фиксировать их контакт с объектами внешней среды, измерять усилия, возникающие в месте взаимодействия, фиксировать проскальзывание объектов, определять физические и химические свойства среды. Техническая реализация систем сверхближнего действия достаточно проста, однако ограничения накладываются на динамику и, прежде всего, на быстродействие процессов управления роботом на всех уровнях. В качестве датчиков используются концевые выключатели, герконы, токопроводящая резина, пьезоэлектрики (тактильные датчики), тарированные пружины, пьезоэлектрические и тензометрические (силометрические) датчики.

Системы ближнего действия обеспечивают получение информации вблизи робота бесконтактным способом. Они более сложны, чем системы сверхближнего действия, однако имеют большее быстродействие и могут корректировать свои действия при приближении к объекту.

Системы дальнего действия позволяют получать информацию о внешней среде в объеме всей рабочей зоны робота и, следовательно, учитывать ее состояние при выработке команды управления от такта к такту.

Системы сверхдальнего действия применяются главным образом в подвижных роботах и предназначены для определения препятствий на пути движения ПР, выведения его в требуемую точку рабочей зоны и т. п.

В системах ближнего, дальнего и сверхдальнего действия в качестве датчиков используются локационные датчики с акустическими, магнитными, оптическими, радиационными, радиоволновыми, тепловыми, электрическими, электромагнитными и пневматическими методами преобразования. На базе этих методов для локационных информационных систем проводят разработку и усовершенствование многих типов преобразователей, в том числе вихретоковых, пьезоэлектрических, полупроводниковых, а также электронно-оптических твердотельных матриц, струйных, волоконно-оптических, феррозондовых, индукционных, стереоскопических дальномерных, угломерных, датчиков близости и т. п. В перспективе на ПР будет применяться комплекс датчиков с различными принципами действия, в которых широко используется весь спектр электромагнитного излучения, ультразвук, тензометрия, фотоэлектрические и другие методы получения и преобразования информации.

Система обеспечения техники безопасности образуется совокупностью и взаимодействием отдельных элементов подсистем контроля внутреннего состояния ПР и восприятия внешней среды в сочетании со специальными информационными устройствами и механизмами защиты обслуживающего персонала. Данная системы ПР, относящаяся к обеспечению техники безопасности при наладке, обучении, эксплуатации ПР и входит в комплект устройств обеспечения безопасной и безаварийной работы всех видов оборудования, составляющих роботизированные комплексы. Часть информационной системы ПР, относящаяся к обеспечению техники безопасности, должна формировать командный сигнал на останов движений ПР при возникновении аварийной ситуации или проникновении оператора или обслуживающего персонала в опасную для здоровья человека рабочую зону. Необходимо, чтобы этот командный сигнал снимался самим человеком, осуществляющим наладку и обслуживание роботизированного комплекса.

В качестве датчиков для системы обеспечения техники безопасности используются контактные, силовые, ультразвуковые, индукционные и другие датчики. Для предотвращения попадания обслуживающего персонала в рабочую зону ПР наиболее целесообразно использовать светолокационные датчики различных конструкций, например датчики, работающие на просвет, а также контактные предельные выключатели, устанавливаемые на гравитационных трапах, подпружиненных буферах, на створках ограждений, предохранительных решетках и т. д.