III. Hệ thống chấp hành.
4- 3: Phân cấp điều khiển robot
Giải mã lệnh Tạo quỹ đạo động học ngợc phân tích trạng thái xử lý sự cố động học động học ngợc động lực học đối tợng hình học trạng thái tơng tác D động học jacibian động lực học ngợc Xử lý tín hiệu
Trạng thái của tay máy Trạng thái tơng tác với môi trờng Giải mã lệnh Microinterpolation Xử lý lỗi
Luật điều khiển Giao diện servomotor
MS S
2.Bộ điều khiển.
a.Bộ xử lý trung tâm
Trung tâm của bộ điều khiển là CPU chịu trách nhiệm quản lý thông tin về bộ nhớ , quản lý xuất nhập , xử lý thông tin tính toán, điều khiển và đa ra các tín hiệu điều khiển.
Robot trở nên phổ biến từ khi các máy tính - bit nh loại Apple 2E trở nên thông dụng. Nhợc điểm cơ bản của bộ điều khiển này là tốc độ xử lý chậm, dung lợng bộ nhớ thấp điều này làm hạn chế khả năng lập trình cũng nh hạn chế số vị trí trong vùng không gian làm việc của robot
Robot hiện nay đựoc trang bị bộ xử lý 16-bit có kèm theo bộ đồng xử lý để phục vụ cho việc tính toán đợc sử dụng nhiều nhất là các bộ xử lý họ Intel 8086 và 8088. Điều này khắc phục các hạn chế của máy tính 8- bit
Các bộ vi xử lý 42 -bit là bộ não cho các bộ điều khiển của thế hệ robot hiện đại nhờ ở khả năng tăng tốc độ xử lý và dung lợng của bộ nhớ. Máy tính 42 – bit cho phép ghi nhớ đợc một số lợng lớn các vỉ trí, điều này cần thiêt cho các robot điều khiển theo đờng dẫn liên tục
b.Bộ nhớ
Bộ nhớ dùng để lu giữ chơng trình và những fhông tin phản hồi từ môi tr- ờng thao tác
Cac bộ nhớ Rom đựoc cung cấp cho các robot chiếm giữ 1 phần bộ nhớ, các chơng trình xuất / nhập cơ bản nằm trong bộ nhớ Rom. Các chơng trình này cho phép máy tính nhận và chuyển thông tin với các mạch giao tiếp cảm biến, mạch giao tiếp của các c cấu tác động, mạch truyền thông nối tiếp.
Rom cũng chứa các chơng trình điều khiển servo, sử dụng tín hiệu phản hồi từ các cảm biến để tính toán và xác định sai lệch giữa vị trí (vận tốc, gia tốc, momen) hiện tại với vị trí yêu cầu.
Hầu hết các bộ điều khiển robot có kèm theo các chơng trình trong bộ nhớ Rom cho phép quản lý đợc toàn bộ chuyển động của robot Rom phải chứa các chơng trình khởi động hệ thống. Hệ thống khởi động cho phép ngời sử dụng đa ra các lệnh nh run, learn, edit...
Cuối cùng Rom còn kèm theo chơng trình ứng dụng để đáp ứng việc h- ớng dẫn cho ngời viết chơng trình.
Bộ nhớ Rom có công dụng lu chơng trình của ngời sử dụng. Sử dụng trong chế độ huấn luyện, lu trữ giá trị các biến hiện hành các thông số cài đặt và các dữ liệu làm việc đợc yêu cầu bởi chơng trình bộ nhớ Rom.
c.Bộ xuất / nhập
Bộ xuất nhập dùng để đa chơng trình vào bộ xử lý và kiểm tra theo dõi hoạt động trong quá trình thao tác. Cấu hình của bộ xuất / nhập bao gồm bàn phím, màn kính, các bo mạch đợc bố trí các cổng giao tiếp xuất / nhập dạng nối tiếp và song song
Cảm biến Analog
Cơ cấu tác động Analog
Cảm biến Cơ cấu tác động
Chuyển động xoay quanh eo Chuyển động xoay quanh vai Chuyển động lắc của khuỷ
Chuyển động gập cổ tay Chuyển động lắc cổ tay Chuyển động xoay bàn tay
Hình 4-4: Sơ đồ minh hoạ khả năng xuất / nhập của bộ điều khiển robot
Cổng máy in/ cổng song song
Bộ giao tiếp xuất/nhập song song Bộ nhớ EPROM ổ đĩa mêm Bộ chuyển đổi A/D và D/A
Truyền thông mạng
Truyền thông với PLC và robot khác Lập trình offline Hệ thống thu nhận hình ảnh Màn hình Panen điều khiển
CPU Bộ nhớ Bo điều khiển trục Bo điều khiển trục Bo điều khiển trục Bo điều khiển trục Bo điều khiển trục Bo điều khiển trục
d.Các loại bộ điều khiển
*) Bộ điều khiển trong hệ thống hở
Robot hoạt động trong hệ thống hở không nhận biết đợc vị trí khi nó dịch chuyển từ điểm này sang điểm khác. Trên mỗi trục chuyển động th- ờng có điểm dừng ở một vài vị trí xác định để kiểm tra độ chính xác của dịch chuyển.
Cấu tạo : gồm cơ cấu khí bên trong robot, dùng thiết lập vị trí chính xác và các thiết bị bên ngoài xử lý và truyền dẫn tín hiệu.
Các cơ cấu định vị bên trong gồm:
+) các cử chặn hạn chế hành trình cố định giới hạn sự dịch chuyển của cơ cấu tác động thuỷ lực hay khí nén ở cuối hành trình hay ở môt khoảng cách xác định nào đó.
+) Các cử chặn hạn chế hành trình có thể điều chỉnh vị trí +) Các công tắc hạn chế hành trình
+) Động cơ bớc có góc quay tuỳ vào số xung cung cấp. Động cơ bớc ít dùng trong công nghiệp nhng thờng dùng trong phần cứng phụ nh bàn định vị, để xoay cho robot....
+) Thiết bị đảm bảo sự tuần tự của robot
+) Bộ lập trình trống : ngời ta điều khiển tuần tự bằng cách xếp đặt các cam lên bề mặt tang trống. Các cam này tác động lên công tắc điện hay các van thuỷ lực ( khí nén) chính các cam này kiểm soát sự dich chuyển của mỗi trục robot. Kiểm soát bằng số lợng cam và tốc độ của tang trống. +) Logic khí nén và các phần tử logic khí nén: thời gian tuần tự dich chuyển của robot đợc xác định bằng cách liên kết hợp lý các phần tử khí nén.
Hình4 - 5: Sơ đồ khối điều khiển kiểu vòng hở kết hợp với các công tắc hành trình
*) Điều khiển robot trong hệ thống kín
Sơ đồ sau là sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển kín (hệ thống servo) sử dụng tròn điều kiện vị trí. ở đây mạch điều khiển đợc trang bị hai loại cảm biến là cảm biến vị trí và cảm biến vận tốc để kiểm soát liên tục sự thay đổi vị trí và vận tốc trên một trong sáu trục của robot.
Bộ so sánh Bộ so sánh van servo hay
vị trí tốc độ SCR Động cơ Vị trí
yêu cầu
Bộ khuếch đại Bộ khuếch đại Phản hồi
tốc độ
Phản hồi Máy phát tốc vị trí
Bộ mã hoá vị trí Điều khiển Workcell
Khởi tạo chu kỳ
Thử kiểm tra thiết bị ngoại vi Robot khí nén: - Cơ cấu tác động - Hàm kẹp Hiển thị tình trạng hoạt động của hệ thống: - Cơ cấu tác động - Đèn báo - Màn hình -Báo động còi Hệ thống cảm biến: - Công tắc hành trình - Cảm biến tiệm cận - Cảm biến quay - Cảm biến quá trình ( Lực, áp suất, nhiệt độ, lu lợng) - Cảm biến khác
Van khí Mô đun xuất Mô đun nhập Bộ điều khiển lập trình Thiết bị lập trình Trục
Hình 4-6: Sơ đồ khối của một hệ thống kín
Ưu điểm của hệ thống servo;
- Khả năng định vị tốt của robot nhờ hệ thống điều khiển servo sẽ giảm đi độ phức tạp của tay gắt.
- Robot có khả năng thực hiện nhiều chuyển động có yêu cầu phức tạp đồng thời có khả năng thực thi nhiều chơng trình để đáp ứng theo các yêu cầu sản xuất có trình tự thay đổi khác nhau, giúp cho hệ thống sản xuát có tính linh hoạt cao.