Mae robot diwydiannol yn set o beiriannau, electroneg, rheolaeth, cyfrifiaduron, synwyryddion, deallusrwydd artiffisial a thechnoleg uwch amlddisgyblaethol arall yn un o'r diwydiant gweithgynhyrchu modern yn yr offer awtomeiddio pwysig. Gelwir roboteg, technoleg CNC a thechnoleg PLC yn dri phrif dechnoleg ategol ar gyfer awtomeiddio diwydiannol. Mae technoleg roboteg a'i gynhyrchion yn datblygu'n gyflym iawn, ac maent wedi dod yn offer awtomeiddio ar gyfer system weithgynhyrchu hyblyg (FMS), awtomeiddio ffatri (FA), system weithgynhyrchu integredig gyfrifiadurol (CIMS), yn ogystal â rhan bwysig o ddiwydiant 4.0 ffatri ddeallus.
1. Cyfansoddiad system robot diwydiannol a dangosyddion perfformiad
1) Cyfansoddiad System Robot Diwydiannol
Mae robot diwydiannol yn fanipulator aml-radd neu'n ddyfais peiriant rhyddid aml-radd sy'n canolbwyntio ar y maes diwydiannol, sy'n gallu cyflawni gwaith yn awtomatig, ac mae'n fath o beiriant sy'n dibynnu ar ei bŵer a'i allu rheoli ei hun i gyflawni swyddogaethau amrywiol. Gall dderbyn gorchymyn dynol, neu redeg yn unol â-rhaglen wedi'i rhaglennu ymlaen llaw, gall robotiaid diwydiannol modern hefyd fod yn seiliedig ar dechnoleg deallusrwydd artiffisial i ddatblygu egwyddor gweithredu rhaglen. Dangosir robot diwydiannol nodweddiadol yn Ffigur 1. Gellir rhannu robotiaid diwydiannol yn dair cenhedlaeth yn ôl lefel y datblygiad technolegol: y genhedlaeth gyntaf o robotiaid atgenhedlu arddangosol, yr ail genhedlaeth o robotiaid canfyddiadol, a'r drydedd genhedlaeth o robotiaid deallus.
Mae'r genhedlaeth gyntaf o robotiaid diwydiannol yn cynnwys tair prif ran o ran strwythur allanol: y gweithredwr (neu'r corff robot), y rheolydd a'r arddangoswr. Ar gyfer yr ail a'r drydedd genhedlaeth o robotiaid diwydiannol hefyd yn cynnwys system canfyddiad a dadansoddi a gwneud penderfyniadau-systemau, sy'n cael eu gwireddu gan synwyryddion a meddalwedd yn y drefn honno.
(1) Gweithredwr:Prif gorff y peiriant a ddefnyddir i gyflawni tasgau gweithredol amrywiol, sy'n bennaf yn cynnwys braich robotig, uned yrru, uned drosglwyddo, a synwyryddion mewnol.
(2) Rheolydd:Dyma'r ddyfais i reoli'r corff robot i gyflawni rhai gweithredoedd yn unol â'r cyfarwyddiadau a'r wybodaeth synhwyrydd, sef y rhan allweddol i bennu swyddogaeth a pherfformiad y robot, a hefyd y rhan gyflymaf o ddiweddaru a datblygu'r robot diwydiannol.
(3) Athro:Dyma ryngwyneb rhyngweithio peiriant dynol y robot, a thrwyddo gall y gweithredwr raglennu'r robot neu drin y robot â llaw i'w symud.
Mae robotiaid diwydiannol yn cynnwys 3 phrif ran yn swyddogaethol a 6 is-system. 3 mae prif rannau yn rhan fecanyddol, rhan reoli a rhan synhwyro. 6 is-systemau yw system yrru, system strwythur mecanyddol, system ryngweithio peiriant dynol, system reoli, system synhwyro, a system ryngweithio amgylchedd robot.
2) Mynegai perfformiad robot diwydiannol
Mynegai perfformiad robotiaid diwydiannol yw'r data technegol a ddarperir gan y gwneuthurwr robotiaid ar adeg cyflwyno'r cynnyrch, gan adlewyrchu cwmpas cymhwysiad a pherfformiad gwaith y robot, sy'n rhaid ei ystyried wrth ddewis robot. Er nad yw'r data technegol a ddarperir gan y gwneuthurwr robotiaid yn union yr un fath, nid yw strwythur robotiaid diwydiannol, cymwysiadau ac anghenion defnyddwyr yr un peth, ond mae ei brif ddangosyddion perfformiad yn gyffredinol: graddau rhyddid, cywirdeb gwaith, ystod gweithio, llwyth graddedig, cyflymder gweithio uchaf.
Mae'n bwysig nodi y gall fod gan robot nodweddion unigol o fewn ei ystod gweithredu. Mae hynodrwydd yn bwyntiau lle mae cymalau yn colli graddau o ryddid i rai cyfeiriadau oherwydd cyfyngiadau yn strwythur y robotiaid. Mae nodweddion unigol i'w cael fel arfer ar ymylon y gweithle, a phan fydd nodweddion unigol yn cael eu grwpio gyda'i gilydd, fe'u gelwir yn "wactod". Pan fydd y robot yn symud yn agos at unigolrwydd, mae agwedd y cymalau yn newid yn sylweddol oherwydd colli graddau rhyddid yn raddol, sy'n arwain at lwyth mawr ar y system yrru a gorlwytho. Felly, ar gyfer robotiaid â chanddynt unigolrwydd, mae eu hystod gweithredu hefyd yn gofyn am gael gwared â singularities a cheudodau.
2. Rheoli robotiaid diwydiannol
1) Nodweddion a gofynion rheoli robotiaid diwydiannol
Mae symudiadau uniadau'r rhan fwyaf o robotiaid diwydiannol yn annibynnol ar ei gilydd, ac mae angen cydlynu uniadau lluosog er mwyn sicrhau cywirdeb lleoliadol yr effeithydd pen robot. Felly, mae'r system rheoli robot diwydiannol yn fwy cymhleth na system reoli arferol ac mae ganddo'r nodweddion canlynol:
(1) Yn y bôn, system aflinol ydyw.
(2) Mae'n system reoli aml-newidyn sy'n cynnwys cymalau lluosog, ac mae cyplydd rhwng y cymalau.
(3) Mae'n-system amrywio amser y mae ei baramedrau deinamig yn newid gyda newid safle mudiant ar y cyd.
(4) Mae'n ofynnol mesur a dadansoddi'r amodau amgylcheddol a'r cyfarwyddiadau rheoli, a dewis y gyfraith reoli orau yn awtomatig.
(5) Mae ganddo gywirdeb lleoli ailadroddadwy uchel ac anhyblygedd system da.
(6) Ni chaniateir gor-saethu sefyllfa, fel arall gall gwrthdrawiad ddigwydd, a dylai'r ymateb deinamig fod yn gyflym.
O ystyried bod gan reolaeth robot diwydiannol y nodweddion uchod, rhaid bodloni'r gofynion sylfaenol canlynol wrth ddylunio'r system rheoli robot diwydiannol:
(1) Rheolaeth gydgysylltiedig o fudiant aml-echel i gynhyrchu'r taflwybr gwaith gofynnol.
(2) Cywirdeb lleoliadol uchel, ystod cyflymder mawr.
(3) Dylai cyfradd wahaniaethol statig y system fod yn fach, hy, mae'n ofynnol i'r system gael anhyblygedd da.
(4) Sefyllfa heb or-saethu, ymateb deinamig cyflym.
(5) Mae angen rheoli cyflymiad ac arafiad.
(6) Dylai cyfernod gwall cyflymder pob uniad fod mor gyson â phosib.
(7) O safbwynt gweithredu, mae'n ofynnol i'r system reoli gael rhyngwyneb peiriant dynol da, lleihau gofynion y gweithredwr.
(8) O safbwynt cost y system, mae'n ofynnol lleihau cost caledwedd y system gymaint ag y bo modd, a mwy o ddefnydd o ddulliau servo meddalwedd i wella perfformiad y system reoli.
2) modd rheoli robot diwydiannol
O nodweddion rheoli a gofynion rheoli robotiaid diwydiannol, mae gwireddu rheolaeth robotiaid diwydiannol yn cynnwys nifer o elfennau, sy'n cael eu rhannu'n bennaf yn rheolaeth haen waelod y robot a'r rheolaeth haen uchaf. Yn eu plith, mae'r rheolaeth haen isaf yn cynnwys y corff robot (hy, y rhan fecanyddol), y rhan cylched gyrru, y rhan synhwyrydd, a'r strategaeth reoli (ee, rheolaeth PID). Mae'r rheolaeth haen uchaf yn cynnwys dadansoddiad symudiad y robot, cynllunio llwybr, a rhan feddalwedd y robot [4]. Yn ôl gwahanol ddulliau categoreiddio, gellir dosbarthu rheolaeth robotiaid mewn gwahanol ffyrdd. Yn ôl y gwrthrych a reolir gellir ei rannu'n rheolaeth sefyllfa, rheoli cyflymder, rheoli grym, rheoli torque, rheolaeth hybrid grym / sefyllfa, ac ati Mae'r rhain yn bennaf yn rheoli haen isaf, ac mae'r prif ddulliau rheoli bellach yn cael eu hesbonio.
(1) rheoli sefyllfa robot diwydiannol:y pwrpas yw gwneud y cymalau robot i wireddu'r symudiad a gynlluniwyd ymlaen llaw, ac yn y pen draw sicrhau bod yr effaith diwedd robot diwydiannol yn rhedeg ar hyd y llwybr a bennwyd ymlaen llaw, fel arfer yn defnyddio system servo AC neu system servo DC i gyflawni.
(2) Rheolaeth gweithlu peiriant diwydiannol (torque):yr angen i ddadansoddi'r effaith diwedd robot ac amgylchedd y cyflwr cyfyngiadau, ac yn unol â'r cyfyngiadau i ddatblygu strategaethau rheoli. Yn ogystal, mae angen gosod synhwyrydd grym ar ben y robot i ganfod y grym cyswllt rhwng y robot a'r amgylchedd. Mae'r system reoli yn prosesu'r wybodaeth heddlu hon yn unol â'r strategaeth reoli a sefydlwyd eisoes, ac yna'n rheoli'r robot i gyflawni gweithrediadau yn yr amgylchedd ansicr sy'n gydnaws â'r amgylchedd hwnnw, fel y gall y robot gyflawni tasgau gweithredol cymhleth.
(3) Rheoli cyflymder robot diwydiannol:fel arfer yn cael ei wireddu ar yr un pryd â rheoli sefyllfa. Er enghraifft, yn achos modd rheoli taflwybr parhaus, mae angen i robotiaid diwydiannol reoli cyflymder y rhannau symudol a gweithredu cyflymiad ac arafiad yn unol â chyfarwyddiadau a bennwyd ymlaen llaw, er mwyn bodloni gofynion symudiad llyfn a lleoli cywir. Oherwydd bod y robot diwydiannol yn fath o gyflwr gweithio (neu lwyth teithio) amrywiol, mae'n rhaid i syrthni llwyth peiriannau symud mawr, i ddelio â'r gwrth-ddweud rhwng cyflym a llyfn, reoli'r cyflymiad cychwyn ac arafiad cyn atal y ddau adran cynnig pontio. Ac yn y broses symud gyfan, mae angen rheoli cyflymder fel arfer.
3) Rheolaeth ddeallus o robotiaid diwydiannol
Mae dull rheoli deallus robotiaid diwydiannol yn cyfeirio'n bennaf at weithrediad o dan amodau ansicr neu anhysbys, mae angen i'r robot gael gwybodaeth am yr amgylchedd cyfagos trwy synwyryddion, gwneud penderfyniadau yn ôl ei sylfaen wybodaeth fewnol ei hun, ac yna rheoli'r gwahanol actuators i gwblhau'r dasg a roddir yn annibynnol, sy'n perthyn i'r lefel uchaf o reolaeth robotiaid. Os defnyddir technoleg reoli ddeallus, bydd gan y robot allu i addasu'n amgylcheddol cryf a gallu -hunan ddysgu. Mae cysylltiad agos rhwng dulliau rheoli deallus a datblygiad deallusrwydd artiffisial megis rhwydweithiau niwral artiffisial, algorithmau niwlog, algorithmau genetig, systemau arbenigol ac yn y blaen. Defnyddir cymhwyso algorithmau rhwydwaith niwral mewn robotiaid symudol fel enghraifft i ddangos y cyfuniad o reolaeth ddeallus a robotiaid diwydiannol.
Gan gymryd y robot symudol a ddangosir yn y ffigwr fel enghraifft, mae'r camera wedi'i osod ar ben y robot symudol i gael delwedd tri dimensiwn y rhwystr. Mae set synhwyrydd ultrasonic wedi'i osod o flaen y robot symudol (yn union o dan y camera) i gael gwybodaeth pellter rhwng y rhwystr a'r robot symudol.
Mae ymasiad gwybodaeth synhwyrydd gweledol a ultrasonic yn cael ei wneud gan ddefnyddio dulliau rhwydwaith niwral ac allbwn i'r lefel nesaf i adnabod y math o rwystr, sy'n galluogi'r robot symudol i osgoi rhwystrau wrth gerdded mewn amgylchedd ansicr ac yn gwella ei allu llywio. Mae'r prif gamau i robotiaid diwydiannol ddefnyddio gwybodaeth ddeallus ar gyfer gwneud penderfyniadau integredig er mwyn osgoi rhwystrau fel a ganlyn:
(1) Tra bod y robot yn teithio, mae'r system amrywio yn cynnal canfod amgylcheddol ar gyfnodau byr i benderfynu a oes angen i'r robot symudol arafu ac a oes angen iddo gymryd samplau o'r camera CCD yn seiliedig ar y wybodaeth pellter am y rhwystr a gafwyd gan y synhwyrydd ultrasonic.
(2) Pan fydd pellter y rhwystr o'r robot symudol yn ganolig fel y'i canfyddir gan y system amrywio, mae cyflymder y robot yn cael ei leihau; pan fydd pellter y rhwystr o'r robot symudol yn agos, mae delwedd dau ddimensiwn o'r rhwystr dan sylw yn cael ei gaffael o'r camera CCD, ac mae cyfesurynnau ei ymylon chwith a dde yn cael eu tynnu.
(3) Mae'r wybodaeth am y rhwystr a geir o'r synhwyrydd ultrasonic a'r camera CCD yn cael ei grwpio a'i brosesu ymlaen llaw, a'i anfon at reolwr rhwydwaith niwral BP i'w ymasiad.
(4) Mae rheolydd rhwydwaith niwral BP, sydd wedi'i ddysgu ymlaen llaw gyda'r wybodaeth am osgoi rhwystrau, yn gwneud y penderfyniad cyfatebol o osgoi rhwystrau yn unol â'r wybodaeth a gesglir gan yr amlsynwyryddion allanol ac yn osgoi'r rhwystrau.
Cyfeiriadau
[1] Zhu Hongqian. Technoleg robot diwydiannol [M]. Beijing: Gwasg y Diwydiant Peiriannau, 2019. [2] Chen Wanmi. Technoleg rheoli robotiaid [M]. Beijing: Gwasg y Diwydiant Peiriannau, 2017. [3] Guo Tongying, An Dong. Roboteg a'i reolaeth ddeallus [M]. Beijing: Swyddi Pobl a Gwasg Telathrebu, 2014. [4] Zhang Xianmin. Roboteg a'i gymhwysiad [M]. Beijing: Gwasg y Diwydiant Peiriannau, 2017. [5] Zhang Xinxing. Hanfodion cymhwysiad robot diwydiannol [M]. Beijing: Gwasg Sefydliad Technoleg Beijing, 2017.