Роботы сегодня и завтра

Точечные системы управления позволяют осуществлять в рабочем пространстве движение по любым направлениям. Следовательно, вдоль технологических линий не существует каких-либо определенных функциональных зависимостей по отношению к направлению движения отдельных осей. Подобные типы управлений можно встретить, например, при загрузке машины, во время монтажа и при других подобных рабочих операциях.

При системе управления по направляющим движение осуществляется вдоль заданной линии, состоящей из плотно расположенных точек, отклонения от которой недопустимы. Примерами могут служить покраска распылением, эмалирование, нанесение слоев. В будущем число промышленных роботов с управлением по направляющим и их относительная доля в общем числе роботов возрастут.

Роботы «учатся»

В отличие от программирования обрабатывающих процессов на станках с ЧПУ, для которого необходима в основном лишь информация о проходимом пути и порядке включений, программирование промышленных роботов осуществляется по значительно более широкой системе. При этом под программой понимается упорядоченное количество приказов для отработки определенного алгоритма. При помощи программ управления для промышленных роботов должны задаваться геометрия движений, последовательность исполнения, меры по осуществлению контроля, способы коммуникаций и т. п., составляющие отдельные шаги программы. Так, основываясь на данных рабочей документации по осуществлению технологического процесса, в систему управления промышленным роботом в закодированной форме подаются указания по отдельным операциям. Возможна также реализация заданной через блоки ввода информации путем компоновки отдельных программ, причем система управления должна интерпретировать накопленную информацию непосредственным или косвенным способом, после чего приводится в движение соответствующая ось.

Способ программирования, основополагающий принцип программы, а также место, где осуществляется программирование, зависят от вида выбранной системы управления. При внешнем программировании рабочая программа составляется в бюро по программированию и затем вводится в систему управления, при внутреннем — создается непосредственно «на месте», когда промышленный робот начинает работать и в его памяти накапливаются знания о последовательности выполнения тех или иных движений и операций, т. е. отдельных, специально для этих целей полученных значений позиционирования. Один из видов внутреннего программирования — повторное прохождение траектории на ручном управлении (прямое обучение программе).

Рабочая программа содержит комплекс указаний по исполнению цепочки операций, предусматривающих не только четкое исполнение каждого отдельного шага, но и условия, при которых либо операция должна быть прекращена, либо должны быть внесены определенные изменения. В такие рабочие программы заложены указания по исполнению операций цикла движений для информационной и управленческой связи с периферийными узлами и узлами основного технологического оборудования, а также информация, необходимая для выполнения операций по осуществлению технологического, организационного и обеспечивающего техническую безопасность рабочего процесса.

Для программирования промышленных роботов применяют программные языки, представляющие собой определенное число последовательно расположенных знаков для фиксации данных обрабатывающих процессов. Существуют элементарные языки программирования и языки с проблемной ориентацией, требующие высококвалифицированного обслуживающего персонала. В настоящее время разрабатываются робототехнические языки более высокого порядка, когда обилие данных о деталях, технологическом процессе, роботе и о периферийных устройствах образует основу по управлению операциями.

К традиционным видам программирования относится ручное программирование. При этом траектория движения робота закладывается в память машины со специального пульта (компьютера) набором ее отдельных точек. Для этой цели управляющая ЭВМ робота связывается через цифровой канал центрального процессора с клавиатурой компьютера, имеющей клавиши ввода, несколько функциональных клавиш и клавиши осевого манипулирования, а также аварийный выключатель. Как правило, эти устройства предназначены лишь для программирования видов эксплуатации (например, для ввода числовых величин в накопитель данных системы управления) и для ручных операций (передача данных о скоростях, функциях коммутации и т. п.).

Возможно и прямое «обучение» промышленного робота человеком — обучающее программирование. Пример тому — программирование робота-краскопульта.

Вначале на основе опыта лучших рабочих определяют наиболее рациональные движения при покраске той или иной детали. Затем, в соответствии с полученными расчетами, рабочий манипулирует «рукой» робота с краскопультом, и все манипуляционные движения фиксируются в блоке памяти в качестве программы. «Обученный» таким образом робот может работать самостоятельно. Для этого данные постоянно запрашиваются из блока памяти и передаются на регулировочные контуры осей. Важную роль здесь играет соблюдение точности при процессе передачи, т. е. согласованность между позицией, установленной вручную, и позицией, воспроизводимой машинным путем. При непосредственном обучающем программировании операций в ходе выполнения программы могут осуществляться по замедленной или ускоренной шкале времени.

Этот вид программирования применяется и в других технологических процессах: нанесении защитных слоев, дуговой сварке и т. п.

Существует и непрямое обучающее программирование, при котором выбранные элементы манипуляционных движений вводятся ручным способом, а соответствующие координатные данные подаются в блок памяти. Другие части программы, например ввод данных о времени или скорости, приказы на осуществление операций и программы, поступают в блок памяти с поля управления или же с соединенного с системой управления переносного блока обслуживания и программирования. Подобная смешанная форма программирования применяется в процессе дуговой сварки, при осуществлении сложных программ для обслуживания машин, при очистке литьевых заготовок и т. п.

Третий вид — машинное программирование, при котором содержание рабочей программы переводится программистом в приемлемую для машины форму. Электронно-вычислительной машиной осуществляется обработка первоначальной программы и составляется рабочая программа, рассчитанная на соответствующего робота. За счет использования программ можно подразделять объемные приказы на отдельные детализированные указания и дополнять специфические данные робота, инструмента и обрабатываемой детали указаниями относительно очередности.

Весьма перспективно текстуальное программирование: программа либо излагается проблемно ориентированным программным языком с последующим шифрованием, либо вводится в память обычным языком, без шифрования. Такое программирование используется и при решении комплексных задач по обработке типа монтажа функциональных блоков.

Очень важна мобильность

Для выполнения задач, возникающих в процессе производства с малыми и средними сериями, где требуется частая замена манипуляционной программы, применяют роботы с программируемой системой управления.

Программируемая система управления предполагает возможность изменять ход выполнения программы, для чего необходима фиксация в памяти последовательности рабочей (манипуляционной) программы. Чем лучше система управления промышленного робота может быть приспособлена для выполнения необходимых манипуляций, самого технологического процесса и для подчинения вышестоящей системы управления и чем меньше времени требуется для перехода от одной рабочей задачи к другой и, соответственно, для изменения связанной с этим программы, тем более гибкой считается управление и тем мобильнее может быть использован робот. При электронном вводе программы в блок памяти расход времени весьма незначителен по сравнению с механическим вводом.