Технические характеристики функционирования роботов

Категория:
Роботы в промышленности


Технические характеристики функционирования роботов

Рассмотрим, что же в действительности означает термин «точность», относится ли он к тому, насколько хорошо робот может автоматически следовать по прямой между двумя заданными точками, или к тому, насколько хорошо он может найти заданные точки? Относится ли точность только к позиционированию робота в тот же день, когда он запрограммирован, или необходимо учитывать любое отклонение, которое может произойти через месяцы постоянного выполнения роботом той же самой работы? Взяты ли спецификации после периода разогрева? Применимы ли они ко всем осям или только к одной?

Для термина «точность» нет определения, так что в каждом конкретном случае следует выяснить, что же конкретно понимается под этим термином. Специалисты в области робототехники проводят различие между точностью робота и его способностью к повторяемости позиции. С одной стороны, точность характеризует степень соответствия фактической позиции робота желаемой или заданной. С другой стороны, способность к повторяемости характеризует степень соответствия повторяемых движений при тех же условиях. Здесь прямая аналогия с другими видами «попадания в цель», например со стрельбой из винтовки. «Кучность» попадания в цель показывает высокую точность и высокую повторяемость. Хорошая «кучность», но вдали от нужного положения показывает высокую повторяемость, но низкую точность, наводя на мысль, что прицелы нуждаются в регулировке. Широкий разброс, но в основном сконцентрированный на цели, демонстрирует низкую повторяемость, но высокую точность, указывая на необходимость “большей практики в стрельбе.

Другими словами, точность можно рассматривать как ошибку в позиционировании, когда робот в первый раз движется к точке. Повторяемость — это ошибка (относительно первой позиции) при последующих движениях к той же точке из того же направления и при тех же условиях. Оба измерения, как правило, следует проводить после угасания любых вибраций в руке робота, хотя это, конечно, может потребовать большей паузы.

В целом повторяемость вызывает больший интерес, чем абсолютная точность, и многие изготовители ссылаются только на спецификации повторяемости, чтобы избежать путаницы. На повторяемость действуют такие факторы, как жесткость, разрешение датчиков, полезная нагрузка и скорость. Крупные роботы обладают повторяемостью 1 мм и больше; для более мелких роботов повторяемость обычно колеблется в пределах ±0,1 мм (100 мкм), что примерно равно толщине человеческого волоса, повторяемость высокоточных роботов значительно выше.

На практике роботы, как правило, не имеют одинаковой повторяемости при выполнении всего объема работы, и, таким образом, приведенные цифры следует рассматривать как неудовлетворительный вариант (обычно, когда рука полностью вытянута и достигает границы рабочей зоны). Тем не менее вопрос остается: относится ли повторяемость к характеристикам за день, неделю или год?

В этом вопросе нет единого мнения, значения повторяемости часто рассматриваются по отношению к руке робота, движущейся (после периода достаточного разогрева) к точке, расположенной на границе рабочей зоны, перемещающейся по всем координатам к другой стороне этой зоны и затем движущейся обратно к упомянутой точке, и так непрерывно в течение определенного периода времени. Полезная нагрузка и скорость должны быть максимальны. Некоторые специалисты, чтобы сделать различие между измерениями частой повторяемости и измерениями за более долгий период, разделяют повторяемость на кратко- и долгосрочную. Долгосрочная повторяемость хуже краткосрочной, поскольку любое число различных факторов (от изнашивания до термического расширения) может вызывать отклонение руки робота. Следует помнить, что измерения повторяемости позиции обычно проводятся при одних и тех же условиях, чтобы не учитывать того, что снятие тяжелой нагрузки может привести к подскоку руки робота, вызывая значительное отклонение рабочего органа.

Некоторые специалисты подразделяют точность на воспроизводимую и динамическую точность. Воспроизводимая точность относится к различию между позицией, записанной во время обучения, и фактической позицией при последующем воспроизведении этой точки. Из-за того что различные виды ошибок относятся к воспроизводимой точности в зависимости от того, запрограммирована ли эта точка в прошлом процессором, не связанным в данное время с роботом, или с использованием методов обучения показыванием, метод обучения должен быть точно определен. Осевая регулировка относится к первому методу, но автоматически компенсируется во втором.

Динамическая точность характеризует степень, с которой фактические движения руки робота соответствуют желаемым или заданным.

Чем быстрее движется робот, тем ниже точность и повторяемость. Нет смысла пытаться сделать один робот, превышающий по размерам другой, предполагая, что у второго робота будут те же абсолютные ошибки. Наличие у робота узлов, каждый из которых движется с высокими максимальными скоростями, не означает автоматически, что робот сможет выполнить задание быстрее, чем другой робот с более низкими максимальными скоростями.

Это объясняется тем, что узел робота не достигает мгновенно скорости вращения (скорости, с которой он движется после начальной фазы ускорения). Он должен достичь скорости вращения при ускорении движения, некоторое время сохранять ее, а затем начать замедлять движение, чтобы остановиться в нужном положении.

Скорости ускорения и замедления зависят от массы руки, мощности привода и типа системы управления, и маловероятно, что все они будут одинаковыми для разных роботов.

Если движение данного узла ограничено, то рука может не достичь своей скорости вращения до того момента, когда она должна замедляться. Робот мгновенного действия (хотя, может быть, и с более низкой фактической скоростью вращения) мог бы в действительности выполнить то же движение скорее, поскольку более высокой скорости он достиг фактически быстрее, чем потенциально более быстрая модель (он может даже временно достичь своей скорости вращения до того, как ему нужно будет замедляться). Это означает, что знание величин скоростей вращения не всегда поможет решить, какой из двух роботов быстрее выпол-нит данную работу.

Есть много способов для проверки характеристик данного робота. Рассмотрим эксперимент для проверки руки робота как на повторяемость, так и на ошибку рассогласования, когда рука приближается к точке на большой скорости.

Способ основан на применении специального куба, содержащего три индукционных датчика, расположенных под прямыми углами друг к другу. Куб помещается в металлическую оболочку, выходной сигнал с каждого датчика зависит от того, как далеко он находится от окружающей оболочки, и изменение датчиков фиксируется на диаграмме.

До того как выходной сигнал датчика может интерпретироваться как специфическое расстояние, куб калибруется, т. е. в него помещаются прокладки, которые позволяют определить, какому выходному сигналу датчика они соответствуют.

Затем этот специальный куб прикрепляют к концу руки робота, и робот выполняет повторяющийся цикл запрограммированных движений, вначале приближаясь к оболочке на скорости от различных углов (для проверки на промах) и затем оставаясь некоторое время неподвижным в оболочке (для измерения повторяемости робота, а также для определения, насколько стационарен робот в действительности).

Мы рассказали о механике робота. Но поскольку мы рассматривали пока только безжизненную массу соединений и приводных систем, то до робота еще далеко. Мы должны обеспечить метод управления этими механизмами: сначала на низком уровне, а затем на уровне, на котором мы роботу можем сказать, что мы хотим, чтобы он делал.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум