Презентация, доклад на тему Информационные системы роботов

датчики состояния манипулятора и системы очувствления. К первым относятся датчики положения, скорости, крутящего момента. Вторую группу составляют сенсорные устройства. Классификация сенсорных устройств приведена на рис.

датчики обратных связей.
Из аналоговых датчиков углового перемещения чаще всего применяются потенциометры. В них осуществляется преобразование либо углового перемещения, либо линейного перемещения движка в напряжение постоянного тока, пропорциональное этому перемещению.
При этом вход потенциометра питается постоянным напряжением. Из-за сопротивления нагрузки в выходной цепи пропорциональность несколько нарушается.

свести к допустимой величине. Металлопленочные и полупроводниковые потенциометры обладают большей точностью и плавностью, чем обычные проволочные.
Кроме потенциометрических датчиков для измерения углов и угловых рассогласований в следящих приводах применяются вращающиеся трансформаторы, резольверы и сельсины. Они являются индикаторными электрическими машинами специального вида. Для измерения линейных перемещений могут применяться индуктосины.

По сути дела, это электрический тахометр (измеритель скорости). Он представляет собой электрическую машину, у которой входом является
В последнее время в следящих приводах роботов чаще стали применяться цифровые датчики обратной связи - импульсные фотоэлектрические и кодовые.
Поворот диска импульсного датчика с делениями на его периферии фиксируется в виде импульсов фотоэлектрическим элементом, который передает их через счетчик импульсов в систему управления робота. Таким образом, подсчетом числа импульсов измеряются приращения угловых перемещений вала. Числом импульсов в единицу времени может здесь измеряться и угловая скорость вращения. Импульсные датчики имеют различные конструкции и принципы (фотоэлектрические, индуктивные и др.).

устройством. Для компактности конструкции выполняются кодовые датчики, в которых вместо одного большого диска устанавливаются несколько маленьких, соединенных точной механической передачей. Кодовый датчик способен определять не только приращения угловых перемещений, как импульсный, но и положение вала в неподвижном состоянии. Точность датчика зависит от разрядности цифрового двоичного кода. Кодовый датчик значительно дороже импульсного.
Применение цифровых датчиков обратной связи в робототехнических системах, построенных на цифровых принципах управления, весьма целесообразно, так как исключает необходимость применения аналого-цифровых преобразований, которые часто снижают точность и плавность движений манипулятора.

подвижности.
Передаточное отношение к датчику положения выбирают в такой последовательности:
Находят перемещение по степени подвижности
Выбирают датчик положения;
Определяют перемещения и скорость того звена механизма, с которым предполагается связать датчик;
Вычисляют передаточное отношение к датчику положения.
Значения перемещений степеней подвижности обычно указаны в техническом задании. Линейные перемещения степеней подвижности, исполнительные механизмы которых совершают угловое перемещение, находят по формуле Si = liI,
где li – расстояние от оси шарнира степени подвижности до схвата, мм; I –максимальный угол перемещения степени подвижности, рад.
Тип датчика выбирают исходя из оценки достижимой погрешности позиционирования.

с цифровыми системами управления необходимо преобразовывать их сигналы в цифровые с помощью дополнительной установки аналого-цифрового преобразователя. При установке импульсных датчиков, с помощью которых можно получить очень высокую точность позиционирования, необходимо предусмотреть в конструкции конечные выключатели нулевого положения степеней подвижности или платы с энергозащищенной памятью, сохраняющей информацию о положении степени подвижности в момент аварийного отключения питания.
Место установки датчика и звено механизма, с которым связывают датчик, выбирают исходя из следующих соображений:
приведенный люфт от двигателя должен быть меньше дискреты датчика;
отсутствие элементов с пониженной жесткостью в кинематической цепи от двигателя к датчику;
возможность удобного доступа к датчику.
Исходя из этих условий, предпочтительно осуществлять связь вала датчика с валом приводного двигателя непосредственно или через специальный редуктор.

или активной локации, обнаруживать подвижные и неподвижные объекты, координаты которых известны с большой погрешностью, определять их местонахождение, а также осуществлять наведение и захват этих объектов.
Синусоидальные колебания, формируемые специальным генератором, модулируются прямоугольными импульсами таким образом, что излучатель передает в окружающую среду пачки ультразвуковых колебаний (похожие на прерывистый зуммер телефона), частота которых соответствует рабочей частоте генератора колебаний и в большинстве случаев находится в диапазоне 40-100 кГц. Одновременно с помощью генератора импульсов в момент времени, соответствующий переднему фронту излученного в пространство сигнала, запускаются своеобразные часы локационной системы, в качестве которых выступает счетчик импульсов.

преобразуется из акустической в электрическую форму, усиливается и отфильтровывается от помех. Одновременно из него выделяется модулирующая составляющая, которая с помощью порогового устройства представляется в виде прямоугольных импульсов, следующих на счетчик и останавливающих процесс счета. Так как принятые сигналы запаздывают по отношению к зондирующим на время их прохождения до препятствия и обратно, то число импульсов, накопленное в счетчике за этот период, будет пропорционально удвоенному расстоянию до объекта при условии, что излучатель ультразвука и приемник находятся в непосредственной близости друг от друга.
Тактильными называют такие системы очувствления, которые позволяют роботу зарегистрировать факт касания с объектом, определить положение точек касания и измерить контактные силы в каждом из них. Технические аналоги осязательных сенсоров – тактильные системы очувствления могут быть построены с использованием различных физических эффектов: пьезоэлектрического, электромагнитного, магнитоэлектрического и др. Чаще всего тактильными датчиками покрывают внутренние и внешние поверхности губок захватного устройства.

какого-либо эластичного материала, в качестве которого может быть использован, например, каучук, по всей массе которого в процессе изготовления распределены микрочастицы вещества, проводящего электрический ток. Под действием внешней силы каучук прогибается, замыкая электрический контакт с электродами поперечных рядов, а затем деформируется, в результате чего проводящие ток частицы сближаются и начинают контактировать друг с другом, увеличивая количество возможных путей для протекания электрического тока, подводимого с помощью металлических электродов.
Таким образом, тактильные элементы, чувствительные к прикосновению и давлению со стороны постороннего предмета, локализуются в области пересечения продольных и поперечных электродов, а их общее количество равно произведению числа столбцов на число строк тактильной матрицы. В результате формируется тактильный образ, являющийся как бы слепком данной детали, преобразованным в форму электрических сигналов и записанным в память микроЭВМ робота.

из эталонов, занесенных в память ЭВМ в процессе обучения робота распознаванию деталей, и, если совпадает, определить положение его характерных точек и ориентацию, например, осей инерции по отношению к осям матрицы.
Тактильные системы очувствления пока не получили широкого распространения в робототехнике. Это связано со спецификой их применения, заключающейся в необходимости непосредственного контакта с деталями, имеющими заусенцы, которые могут быть также нагреты до высокой температуры.
Силомоментные системы очувствления – это сенсорные устройства, обеспечивающие изменение компонент вектора силы и вектора момента сил, развиваемых роботом в процессе взаимодействия с изделием в проекции на некоторую систему координат.

элементов с размещенными на них тензопреобразователями, формирующими электрический сигнал, пропорциональный деформации упругого элемента, усилительных и коммутирующих устройств и устройства для вычисления величин проекции вектора силы и вектора момента силы (рис.). В качестве вычислительного устройства используется либо специальный микропроцессор, встроенный в силомоментную систему, либо микроЭВМ управляющего устройства робота.

деформациям конструкции, возникающей вследствие сложного силового нагружения, сопрягается с цифровым вычислительным устройством с помощью аналого-цифрового преобразователя. Наиболее часто датчики силомоментного очувствления устанавливаются между последним звеном робота и его захватным устройством. В этом случае компоненты силового вектора измеряются в проекции на связанную с захватом систему координат.
Системами технического зрения называют такие сенсорные устройства, которые обеспечивают получение изображения рабочей сцены, его преобразование, анализ, обработку с помощью микроЭВМ или микропроцессора и передачу результатов измерения управляющему устройству робота или ЭВМ вышестоящего уровня управления (рис.). Необходимость работы в реальном масштабе времени, т.е. обрабатывать и анализировать получаемые изображения быстро, не вызывая задержки в действиях робота или другого технологического оборудования, - важное требование, налагающее известные ограничения на выбор технических решений при создании систем технического зрения.

электрический сигнал, который в большинстве случаев представляется в форме стандартного телевизионного видеосигнала. В качестве оптоэлектронных преобразователей с СТЗ чаще всего применяют полупроводниковые матрицы приборов с зарядовой связью. Такие матрицы представляют собой кремниевую пластинку (8х8 мм), светочувствительную поверхность которой образует сетка выращенных методами интегральной технологии сложных микроэлектронных компонент, способных воспринимать проецируемое на них изображение.
Видеосигнал преобразуется в цифровую форму в устройстве сопряжения датчика изображения с микроЭВМ следующим образом. Поле зрения оптоэлектронного преобразователя разбивается на отдельные элементы, которые образуют сетку, состоящую, например, из 256х256 точек. Кроме того, в системах технического зрения, различающих несколько уровней яркости, квантованию, т.е. преобразованию в цифровую форму, может подвергаться и амплитуда видеосигнала в каждой точке изображения. В устройстве сопряжения осуществляется также фильтрация видеосигнала, представленного в цифровой форме, в результате которой снижается количество помех на изображении.

СТЗ. Оперируя с массивом нулей и единиц, описывающих распределение яркости светового потока по полю зрения видеодатчика, микроЭВМ последовательно выделяет точки изображения, в которых происходит резкое изменение яркости. Как правило, эти точки принадлежат контуру той или иной детали, находящейся на сцене, или являются точками, подчеркивающими различные особенности одной детали, например отверстия, ребра и т.п. В дальнейшем выполняется анализ связности, т.е. определяется принадлежность каждой точки тому или другому контуру, являющемуся замкнутой кривой, и осуществляется сегментация изображения, представляющая собой процедуру выделения на изображении отдельных не связанных и не соприкасающихся объектов.

в поле зрения, и приступить к завершающей фазе анализа изображения, в ходе которой вычисляются характерные признаки каждого из выделенных в процессе сегментации объектов. В качестве таких признаков используются различные параметры изображения объекта, не изменяющиеся при его смещении или повороте, например площадь, длина периметра, максимальный и минимальный моменты инерции, количество углов, радиусы вписанной и описанной окружностей и др. Одновременно могут быть измерены координаты центров тяжести и ориентация каждого из объектов на изображении по отношению к системе координат оптоэлектронного преобразователя, знание которых необходимо, например, для захвата интересующей детали роботом и установки ее в заданное положение с требуемой ориентацией при сборке изделий.
Распознавание или выбор желаемой детали на сцене выполняется путем сравнения вычисленного для каждой детали списка признаков с аналогичными списками, полученными в процессе обучения системы технического зрения и хранящимися в запоминающем устройстве микроЭВМ.

обратной связи?
3. В чем сущность силомоментного очувствления роботов?
4. Для чего применяют локационные датчики?
5. Каковы недостатки аналоговых датчиков обратной связи?
6. Что такое тактильное очувствление?
7. Какова область применения СТЗ в промышленных роботах?