Robot có đường dẫn được điều khiển là hệ thống điều khiển theo điểm được trang bị thêm khả năng điểm soát vị trí của tay gắp dịch chuyển giữa các điểm lập
Phân hoạch 1, x1, y1, z1, θ1, Φ1, ψ1 2, x2, y2, z2, θ2, Φ2, ψ2 k, xk, yk, zk, θk, Φk, ψk n, xn, yn, zn, θn, Φn, ψn Nội suy
Giải bài toán ngược để xác
định các dịch chuyển góc
ϕ, hoặc/và dịch chuyển tịnh tiến s1 của các khâu trên tay máy.
trình. Người ta lập trình cho hệ thống này như cách đã làm đối với robot điều khiển theo điểm; nghĩa là, dùng teach-pendant ghi nhận từng điểm trên đường dẫn. Điểm khác nhau là chương trình quỹ đạo được thực thi khi đó là chuyển động thẳng giữa hai điểm lập trình. Trong trường hợp này, vận tốc góc trong dịch chuyển của các trục được điều khiển sao cho tỷ lệ thuận với giá trị (độ lớn) của góc quay của chúng; nghĩa là trục có góc quay lớn được dẫn động nhanh hơn trục có góc quay bé, bảo đảm sao cho quá trình thực hiện một quỹ đạo nào đó của tay máy - cũng là quá trình thực hiện các góc quay được bắt đầu và kết thúc cùng một lúc. Gọi Δt là thời gian thực hiện dịch chuyển giữa hai điểm lập trình, ta có:
Δt = Δϕi / ωi = Δsj / vj trong đó: - Δϕi : là góc quay của trục thứ i - ωi : là vận tốc góc của trục thứ i - Δsj : là dịch chuyển thẳng của trục thứ j - vj : là vận tốc dài của trục thứ j - i, j : l - n
Các lệnh điều khiển chuyển động giúp cho bộ điều khiển tính toán một loạt các điểm tạm thời hoặc trung gian giữa vị trí hiện tại với vị trí phải dịch chuyển đến. Các vị trí trung gian sẽđược cung cấp tuần tự cho các bộđiều khiển servo của từng trục nhờ khối nội suy trong bộđiều khiển. Chuyển động kết quả giữa hai điểm lập trình là đường dẫn thẳng mà không cần sự khéo léo của người lập trình.
Hầu hết các robot có đường dẫn điều khiển thực hiện được việc nội suy đường thẳng, cho phép robot dịch chuyển đối tượng thao tác theo quỹ đạo thẳng giữa hai điểm bất kỳ trong vùng không gian hoạt động. Một số robot thực hiện được việc nội suy cung tròn để thực hiện các quỹ đạo cong. Một số ít khác thực hiện được các phép nội suy tinh vi hơn như các quỹ đạo parabol hoặc xoắn ốc, v.v...
Các robot có đường dẫn điều khiển hiện nay còn được trang bị khả năng thực hiện mọi quỹ đạo cong mà hệ thống CAD vẽ được. Thêm vào đó, vận tốc giữa các điểm trong chương trình có thể được tính riêng dọc theo di chuyển của dụng cụ công nghệ chẳng hạn như trong kiểu hàn đường đu đưa.
Với các bộ điều khiển hiện nay, việc tính toán thời gian phối hợp để thực hiện chuyển động nội suy (Δt) cho phép trì hoãn các chuyển động để phối hợp theo đúng quỹđạo nội suy với một sai số tích luỹ không đáng kể sau một hành trình dịch chuyển dài.
Một lợi điểm của robot có đường dẫn điều khiển là chúng có thể tự tính toán dịch chuyển tuần tự mà trước đó chúng không được “học” trong chếđộ huấn luyện. Các robot dạng này hiện nay còn được trang bị khả năng có thể sử dụng thông tin từ các hệ thống vision, chẳng hạn như để tìm và gắp các chi tiêếtcó hướng nằm ngẫu nhiên trên băng tải. Tất cả các khả năng này là thành quả của sự phát triển của bộ điều khiển thông minh kết hợp với các tiện ích trong soạn thảo, lập trình như sửa lỗi chương trình, dự đoán sự cố, sử dụng bộ nhớ phụ khi cần thiết và tăng cường việc kiểm soát bộ phận công tác trên đầu cánh tay robot.
Trên cùng một robot có thể sử dụng đồng thời các điều khiển đã trình bày. Ngoài ra, trên các hệ thống sản xuất, người ta còn phân biệt hệđiều khiển riêng cho từng robot hoặc hệ điều khiển chung một nhóm robot.
Những điểm nói thêm vềđiều khiển đường dẫn theo cơ chế servo
Sự cải tiến về chất lượng của các bộ điều khiển servo (máy tính tương tự) được thực hiện trên những robot công nghiệp đầu tiên trong những năm 40-50. Các cảm biến vị trí đã được kết nối cho phép các thợ máy lập trình điều khiển tinh xảo hơn và các chuyển động của robot được ghi vào băng từ. Sau đó các băng từ sẽ báo lại các tín hiệu điều khiển vị trí cho các động cơ thực hiện những chuyển động đã lập trình. Nhược điểm của các robot đầu tiên này là sau một thời gian hoạt động các đặc điểm về ma sát và quán tính của cơ hệ bị thay đổi nên không còn đáp ứng đúng với tín hiệu điều khiển, dẫn đến việc phải điều chỉnh tín hiệu điều khiển.
Các robot thế hệ mới giải quyết được các vấn đề này nhờ cơ chế điều khiển servo để không bị ảnh hưởng của ma sát và quán tính nhờ bộ điều khiển dạng máy tính số kết hợp với cơ chế điều khiển tự thích nghi. Tuy nhiên, ta có thểđưa ra lệnh thay đổi vị trí và chờ đến khi các cảm biến đáp ứng hoàn toàn hoặc hầu như xong một lệnh điều khiển mới xuất lệnh điều khiển tiếp theo. Quá trình thực hiện một dịch chuyển bao gồm các giai đoạn.
(1) Đoạn đầu gia tốc được điều khiển để chạy êm, tăng dần đến vận tốc cực đại của chuyển động. Vận tốc lớn nhất được duy trì cho đến khi cảm biến vị trí báo tín hiệu sắp tới vị trí mục tiêu. Khi đó quá trình giảm tốc được thực hiện như khi tăng tốc. Trong trường hợp dịch chuyển ngắn, việc giảm tốc có thể được thực hiện trước khi đạt tới vận tốc ổn định (vmax).
(2) Một cách lý tưởng là vận tốc giảm dần tới không khí đạt đến vị trí yêu cầu. Trong thực tế, đa số các bộ điều khiển robot cho phép có một khoảng vượt quá (overshoot) và hiệu chỉnh lại ngay sau đó nhằm đạt được thời gian chuyển động tối ưu.
(3) Một số ngôn ngữ robot kèm theo các lệnh cho phép người lập trình có thể qui định vận tốc và gia tốc lớn nhất.
Chương 3