Програмування роботів

Методи програмування

Програмування роботів є набагато важчим, ніж програмування машин з числовим керуванням, бо, крім траєкторії руху, потрібно також запрограмувати положення (орієнтацію) інструменту або тримача. Як правило, це завдання, наприклад, орієнтування пальника під час укладання з’єднання криволінійної частини рейкового розгалуження, не можна виконати лише на основі технічного креслення деталей.

Методи, які використовуються для програмування роботів: метод Play-back (або програмування за допомогою обведення траси руху), метод Teach-in (програмування координат точок траси руху)і програмування Off-line, а також інтерактивне графічне програмування (рис.17.17).

Програмування Play-bac

Для маніпуляційних завдань, які описуються головним чином на основі досвіду виконавця, наприклад, при малюванні напиленням, раціонально прийняти метод програмування шляхом ручного, безпосереднього переміщення інструменту, закріпленого на роботі, по майбутній трасі руху (обведення траси руху). При цьому система керування кожні 20 мс по черзі запам’ятовує по всіх осях координати точок руху робота. Отримані при такому програмуванні значення координат використовуються, як задані значення систем регулювання положення по кожній осі руху. Це називається програмуванням Play-back (англ. to play back – відігравати). Цей метод програмування менш точний, ніж метод Тeach-in, тому що кінематика робота під час ручного ведення інструменту навантажена зовсім по-іншому, ніж при автоматичному відтворенні. При ручному веденні плече, наприклад, тягнуть, а при автоматичному відтворенні воно рухається від власного приводу. Другим недоліком програмування типу Play-back є те, оператор повинен разом з роботом рухатися в його робочому просторі. Через тісняву доступу, наприклад, при лакуванні всередині кузова автомобіля, ця дія може бути дуже важкою і небезпечною для оператора.

Програмування Teach-in

При програмуванні Teach-in (англ. to teach in – вчити напам’ять) осі руху робота переміщуються оператором за допомогою кнопок пульта або важеля керування (англ. Joy-stick) переносного програматора в задану точку руху або місця обробки. При цьому можна також запрограмувати положення інструмента (його орієнтації). Після досягнення бажаного положення і орієнтації інструмента їх координати записуються під черговим номером адресу даної процедури програми руху. Це дозволяє запрограмувати наступне положення і орієнтацію інструмента. В автоматичному режимі роботи всі положення кінематики робота, що запам’яталися, будуть відтворені по черзі, відповідно до зростання їх номерів.

Навчання положення та орієнтації відбувається шляхом ручного керування точка за точкою. Інші команди програмуються з пульта керування робота або за допомогою комп’ютера.

Програмування роботів не є так стандартизоване, як програмування машин з числовим програмним керуванням. Новіші покоління роботів програмуються кількома способами, в т.ч. і за допомогою символічної мови вищого порядку, подібної до BASIC'a або спеціалізованої мови програмування: інструкції і макроси такої мови розроблені виробником або постачальником відповідно до потреб користувача робота.

Програмування на мовах вищого порядку

Програмування на мові вищого порядку має структурований характер, тобто поділяється на головну програму та підпрограми (рис.17.18). Аж до впровадження конкретних даних положення і орієнтації воно ведеться переважно за допомогою комп’ютера, а іноді – через операторський пульт робота. Завдяки такому поділові програми є прозорими, що полегшує і тестування кожної процедури, і перевірку правильності всієї програми.

В головній програмі визначаються всі важливі в загальному параметри і операції робота, наприклад, максимальна швидкість, максимальне прискорення, нульова точка, система координат, стартове положення.

В підпрограмах описуються окремі завдання з усіма даними про положення і орієнтацію інструмента. Опитуються входи і встановлюються виходи керування.

Всі програми чітко поділяються на описову та командну частини(рис.17.19 i табл.17.1). В описовій частині дається назва програми, в головній програмі – назви глобальних підпрограм і прийняті змінні. В командній частині приводяться команди для виконання. Глобальні підпрограми діють під час виконання всієї програми, тоді як локальні – лише в відокремлених кроках програми.

В рядках 3 i 4 (табл. 17.1) встановлено зовнішню підпрограму, в рядку 5 - змінну сталу. В інструктивній частині (рядки від 6 до 16) через глобальну підпрограму встановлюються значення змінних. В рядку 12 робот переміщується на вихідну (стартову) позицію. Команди 13 – 16 керують переміщенням інструмента до точки нагрівання. Згідно з даними в локальній підпрограмі Нагрівання буде виконане зварювання в 4 точках.

Програмування роботів здійснюється за допомогою мов вищого порядку або за допомогою спеціалізованих мов з макросами.

В програмуванні з макросами через відповідну назву команди, наприклад, ЗВАРЮВАННЯ S1, викликається автоматичне генерування передбачених для даного типу (напр. S1) параметрів: швидкостей неробочого ходу, амплітуди і частоти коливань електрода, струм зварювання і швидкість подачі. Генеруються також інструкції руху, вхідні та вихідні команди для периферійних пристроїв, в даному випадку – до джерела живлення зварювального апарата.

В команді ВМИКАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ДУГИ встановлюються значення часу подачі захисного газу і часу запалювання дуги так, щоб газовий кран був відкритий з деяким випередженням до запалювання. Так само команда ВИМКНЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ДУГИ вводить в програму робота відповідні значення інтервалів часу, завдяки чому процес зварювання буде закінчений правильно, з відповідно скоректованим часом припинення подачі газу і гасінням дуги. Таким чином за допомогою макрокоманд отримуються дуже прості програми роботи роботів (рис.17.20). Цей тип програмування зорієнтований на технологію – виділяє конкретні завдання для виконання. Такі параметри процесу, як струм зварювання і амплітуда коливань електрода, записані в технологічній карті, і оператор робота може їх змінити і оптимізувати.

Інтерактивне графічне програмування

Тут на посту програмування, крім інструкцій ходу програми і всіх інструкцій руху, створюються також дані, які визначають положення і орієнтацію інструмента. Програмування виконується на зручному для оператора посту типу CAD з кольоровою симуляцією роботизованого робочого місця з рухомим роботом. Повне завдання робота показується віртуально (віртуальна реальність) на екрані монітора, а потім автоматично створюється програма керування роботом. Для керування рухом віртуального („екранного") робота застосовуються такі самі інструкції – команди, як для реального, наприклад, інструкції мови програмування чи, можливо, інструкції симуляційного програмування.

Інтерактивне графічне програмування реалізується в системах, подібних до CAD, шляхом симулювання рухів робота також на симульованому, зроботизованому робочому посту.

Системи координат

Для керування рухом робота потрібно створити його детальний опис в робочому просторі у взаємозв’язку з об’єктом, який обробляють або яким маніпулюють. Пристосування робота до його оточення та до маніпульованих предметів описується декартовою (поворот за годинниковою стрілкою - додатний) системою координат (системою координування) (рис.17.21). Система координат, яка використовується для керування рухом і для програмування робота, називається системою координат програмування або системою координат користувача.

Глобальна система координат (або система віднесення) є головною, базовою системою. Вона завжди підпорядкована оточенню робота. Стаціонарно закріплений робот описується в глобальній системі координатами осей X ₀, Y₀, Z₀ – причому вісь Z₀ скерована вертикально вгору. Встановлена одного разу, ця система залишається незмінною.

Базова система координат робота (також – базова система) відноситься до самого робота і означена так, що її основа лежить в площині X₁Y₁, а вісь Z₁ вміщена в його середині (співпадає з першою віссю руху). Якщо робот, який стоїть на рівній поверхні, перемістити горизонтально або вертикально відносно площини X₁Y₁, то це переміщення між глобальною і базовою системою описується тільки відповідним зміщенням та поворотом довкола осі Z₁. Локалізація базової системи координат робота може бути поновлена по всіх шести степенях свободи, з використанням технічних даних робота – тобто навіть для “криво” встановленого робота вісь Z₁ завжди можна поставити вертикально. Проте суттєвою проблемою залишається встановлення на практиці базової системи координат, бо, на відміну від робочих машин, тут нема поверхні для прикладання рівня (інструмента), а сама “середина” робота також недоступна для вимірювальних інструментів.

Система координат механічного інтерфейсу стосується до останньої осі руху робота і означається X _m, Y_m i Z_m. Відносно цієї систем орієнтуються інструменти і тримачі. Осі X_m i Y_m лежать в площині манжети (кріплення), яке має отвори для закріплення тримача. Вісь Z_m лежить всередині манжети і напрямлена вздовж шостої осі руху робота. Система координат інтерфейсу описується через технічні дані робота в ході його запуску. При цьому існує можливість видовження плеча (третьої осі руху) робота.

Система координат інструмента прив’язується до певної точки інструмента TCP (англ. Tool Center Point – центральна точка інструмента). Враховуючи її просторове розташування, вона відноситься до системи координат механічного інтерфейсу (рис.17.22). Сукупність положень центральної точки при русі є траєкторією руху інструмента робота, а просторове положення системи координат інструмента відповідає орієнтації інструмента. Швидкість центральної точки (TCP) є швидкістю руху інструмента робота по запрограмованій траєкторії руху. Значення координат миттєвих положень осей (X, Y, Z) разом з кутами орієнтації інструмента (A, B, C) вважаються або базовою системою координат робота, або базовою системою координат маніпульованого об’єкту.

Базова система координат маніпульованого чи оброблюваного об’єкту визначає його положення (рис.17.23). Вона тісно пов’язана з глобальною системою координат. В цій системі координат відбувається програмування О ff-line маніпуляційних завдань. Осі системи найчастіше відповідають осям положення стола машини або осям місця накопичення палет.

Система координат маніпульованого об’єкту

В цій системі описується геометрія маніпульованого об’єкту. Вона пов’язана з базовою системою координат маніпульованого об’єкту, переважно зміщуються лише паралельні осі обох систем. В цій системі координат найчастіше відбувається програмування Off-line завдань обробки. Тому зустрічається також назва ”система для обробки".

Дані координат в програмі, реалізованій роботом, доцільно відносити до системи координат об’єкту.

Дата добавления: 2014-01-04