Қазақстан республикасының білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 1,44 Mb. Pdf көрінісі
|
| 2.1 Робототехникалық жүйелердің құрылымы
Функционалдық түрде роботтардың құрамына келесі түрдегі негізгі элементтер кіреді: o шығыс буынымен-жұмыс органы бар орындаушы механизм; o орындаушы құрылғылар; o басқару жүйесінің аппараттық жəне программалық құралдары; o информациялық-өлшеу жүйесі; o коммуникациялық жүйе. Əрі қарай, роботтарды құраушы əрбір элемент біршама толық сипатталынатын болады. Мұнда роботтардың элементтері мен робототехникалық жүйелердің өзінің функционалдық белгілеуін орындаудағы өз орындарын жəне робототехникалық жүйе элементтерінің өзара байланысын көрсетеміз. 2.1 – суретте роботтардың құрылымының функционалдық блок- сұлбасы көрсетілген. Элементтерді үйлестіру үшін жүйеге интерфейстік құрылғылар қосылған (И1-И7). Интерфейс деп арнайы қосымша сұлбалар мен құрылғыларды айтамыз. Интерфейстің негізгі міндеті- түйістіру, үйлесімділік мəселесін шешу, яғни табиғаты жағынан əртүрлі болып келетін жүйе элементтері бір-бірін «түсіну» қажет. Егер, МЖ адам-оператормен басқарылатын болса, И1 интерфейсі адам-машиналық интерфейс (қолданушы интерфейсі) болып табылады. Бұл интерфейстің негізгі міндеті - оператор (қолданушы) мен мехатрондық жүйе арасындағы байланысты қамтамасыз ету болып табылады. Егер осы уақытқа дейін қолданушы интерфейсінің міндеті МЖ-ні тиімді пайдалану болса, қазіргі кезде қолданушы үшін ыңғайлылықты қамтамасыз ету талабы да қосылды. Осыған байланысты эргономика пайда болды. Эргономика - физика, физиология жəне психология салалары білімдерін біріктіретін пəнаралық ғылым. Мысал ретінде, И1 интерфейсі үшін монитор жəне пернетақтаны, басқару қалқанын, пультті, қашықтан басқару тұтқаларын жəне т.б. жабдықтарды келтіруге болады. Басқару жүйесінің аппараттық жəне программалық құралдары блок-сұлбада басқару кешені (БК) ретінде бір блокта көрсетілген. Басқару кешені ақпаратты өңдейді жəне келесідей негізгі функцияларды орындайды: ақпараттық ағынды басқарады; берілген шектерде РТЖ көрсеткіштерінің орналасуын бақылайды; сəйкесінше басқару əсерлерін бастайды. Басқаруы нақты уақыт масштабында өту компьютерлік басқарудың ерекшелігі болып табылады. Сыртқы оқиғаларға, яғни, сыртқы ортаның жəне басқа да ұйытқу факторларының өзгеруіне БК кешігусіз əсер етуі керек. Сонымен бірге, БК əртүрлі сигналдарды өңдеу қажет жəне ақпаратты өңдеуді жүргізу керек, сырттан адам оператордан немесе сенсорлық бергіштерден ақпаратты күтуі қажет. Роботтарды жетілдіру көбінесе БК мүмкіндіктерімен анықталады. И2 интерфейсі, басқару əсерімен бірдей, қозғаушы жетекпен қозғалыс модулін орындау үшін электрлік кедергілер мен токтарды басқаруын, БК сандық шығыс сигналдары негізінде қалыптастыру үшін қызмет атқарады. И2 құрамына əдетте сандық-аналогты (СА) түрлендіргіштер, жетек үшін күшейту- түрлендіргіш құрылғылары кіреді. Мысалы, тұрақты ток электрқозғалтқышының айналу жиілігін қоректену көзіне якорды қосып жəне ажырату жиілігін реттеу арқылы өзгертуге болады. Осы мақсат үшін транзисторлық жəне тиристорлық кілт жəне жетекті басқару сұлбасы пайдаланылады. Ақпаратты беру кезінде алдымен сандық сүзгіш пайдаланылады, содан кейін СА – түрлендіруден кейін аналогтық сүзгілеу мен сигналдарды үйлестіру жүргізіледі. Орындаушы құрылғы (ОҚ) - қозғалу функцияларын орындайтын құрылғы. Орындаушы құрылғылар ретінде электрқозғалтқыштар, пневмо жəне гидроқозғалтқыштар, немесе айналмалы жəне сызықты жылжуды орындайтын аралас қозғалтқыштар қолданылады. И3 интерфейсі əдетте механикалық берілістерді, трансмиссиондық түйіндер мен құрылғыларды құрайды. Бұл интерфейс орындаушы механизмнің кіріс буынына ОҚ-дан қозғалысты беру жəне түрлендіруге арналған. И3 ретінде мысалы, редукторды, жалғастырушы муфталарды, тежегіш құрылғыларды жəне т.б. қарастыруға болады. ОҚ мен И3 жиынтығын жетек деп атайды. Басқарылатын жетек немесе қозғалыс модульі (ҚМ) И2, ОҚ жəне И3-тен тұрады. Орындаушы механизм (ОМ) - өзінің жұмыс органымен берілген қозғалыстарды орындауға арналған механикалық жүйе. Нақты қосымшаларға байланысты орындаушы механизмдер құрылымы, тұтынатын қуаты жəне əртүрлі пайдалану сипаттамалары бойынша ажыратылулары мүмкін. Егер манипуляциялық роботтың орындаушы механизмі алты басқарылатын еркіндік дəрежелі жұмыс органы бар көпбуынды манипулятор болса, онда бинарлы буындар, мысалы, қақпақ, электромеханикалық реле екіпозициялы механизмдерге жатады. Электргидравликалық жүйеде ОМ ретінде басқарушы электромагниттер қолданылады. Құрылымдық сұлбасына байланысты қозғалмалы элемент-якорь ілгерілемелі немесе айналмалы қозғалыстарды жасай алуы мүмкін. Якорь реттеуші элементпен, гидроқақпақпен, золотникпен, дроссельмен жəне т.б. байланысқан шығыс буын болып та табылады. РТЖ факторларына байланысты жұмыс істеу кезінде РТЖ өзара əсерлесетін сыртқы факторларда əрқашан болады. Осы факторлардың жиынтығын сыртқы орта деп атауға болады. СПБ станоктың жұмыс органы үшін мысалы, металдыөңдеу операциясы кезінде кесу күші сыртқы орта болып табылады. 2.1- сурет. Робототехникалық жүйе құрылымының блок-сұлбасы РТЖ-мен өзараəсерлесу сипаттамасы бойынша детерминді жəне детерминді емес орталарды ажыратады. Детерминді ортаға əсері алдын-ала қажетті дəлдікпен анықталатын орталар жатады. Мысалы, кесу күші алдын-ала аналитика-тəжірибелік зерттеулер көмегімен бағалануы мүмкін. Керісінше, детерминді емес ортаның ұйтқу факторларын алдын-ала ескеру қиын, оларды басқару мүмкін емес. Мұндай орталарға су асты немесе космостық орта жатады. Соңғы уақытта анықталмаған ортада басқару үшін нақты емес логика əдістері қолданылады. Нақты емес логика, өлшеуден бұрын тез бақыланатын айнымалылармен жұмыс істейді. 2.1-суретте И4, И5 жəне И6 бергіштерінің интерфейстері көрсетілген. Бергіштер өлшенетін кіріс физикалық көрсеткішінің электрлік сигналға түрленуін орындайды. Бергіштер - бұл сезімтал элементтер (сенсорлар) мен түрлендіргіштер, олар жетектер, жұмыс органы, сыртқы орта күйі туралы ақпаратты береді. Электромеханикалық бергіш мысалы акселерометр болып табылады. Бұл бергіштің сезімтал элементі - серіппенің көмегімен аспаптың негізімен байланысқан инерциялық масса. Үдеулер əсерінен сезімтал элемент жылжытылады, бұл жылжыту белгілі электрлік сигналдарға түрленеді. Осылай үдеуі өлшенеді. Бергіштердің үш класын ажыратады: · аналогтық сигналдарды өңдеп шығаратын, аналогтық бергіштер; · дискретті сигналдар тізбегін генерациялайтын, сандық бергіштер; · шығыс сигналдары тек екі деңгейде болатын: «қосылған»/ «ажыратылған» (0/1), бинарлы бергіштер. И7 ретінде техникалық көру жүйесі пайдалануы мүмкін. Егер, И4, И5, И6 интерфейстері аналогтық бергіштерді қосатын болса, онда КБҚ кірісіне И7 интерфейсін қояды. И7 интерфейсі аналогты-сандық түрлендіргіш болып табылады. Бұл интерфейсте барлық аналогтық сигналдар компьютерге түсу алдында сандық сигналдарға түрленулері тиіс. И4, И5, И6 жəне И7 интерфейстер жиынтығы ақпаратты-өлшеуіш жүйені құрайды. БЖ жұмыс істеуінде коммуникациялық жүйеге үлкен роль артылады. Коммуникация функцияларын орындауға арналған аппараттық, программалық құралдар кешені коммуникациялық жүйені құрайды. Коммуникация дегеніміз - ақпараттың кеңістікпен таралуы екені белгілі. Коммуникация процесі хабарды қабылдағыштың байланыс каналдары арқылы беретін қайтабергіштен тұрады. Əдетте байланыс каналына хабарды бұрмалайтын жəне хабарды қабылдағышпен айырып тануға қиындатын шу əсер етеді. Мысалы, бергіштен аналогтық сигналдарды электрлік сыммен беру кезінде резистивтік, индуктивтік немесе сыйымдылық сипаттағы қажетсіз байланыс салдарынан сигнал бұрмалануы мүмкін. Бұл жағдайда мəселені шешу үшін, аналогтық өлшеуіш сигналды жиілігі немесе ұзақтығы белгілі жағдайда шығыс сигнал деңгейінен байланысты болатын импульстар тізбегіне түрлендіру қажет. Содан кейін, осы түрлендірілген сигналды жіберу қажет. Техникалық жағынан, аналогтық сигналдарды бергіштерден сандандырудан бұрын, аналогтық сүзгіштер қолданылады, ал АС-түрлендіруден кейін сандық сүзу қолданылады. Төмендегі құраушылардан тұратын РТЖ-ның ірілендірілген құрылымы мынадай: жүктеу/скачать 1,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|