РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Предлагаемая полезная модель относится к области автоматизации производства и, в частности, к робототехнике. Она может быть использована на автоматизированных складах, в закрытых ремонтно-сборочных цехах на предприятиях, где производственные процессы ведутся в опасных или вредных для человека условиях.
В настоящее время робототехнические комплексы, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, например, описанный в книге «А.В. Тимофеев. Адаптивные робототехнические комплексы. - Л.: Машиностроение, 1988». Указанный комплекс содержит напольный робокар, включающий в себя шасси с приводами и блоком отсчета перемещений, промышленный манипулятор, установленный на шасси, и терминал оператора, входы которого соединены с блоком отсчета перемещений, а выходы - с приводами и манипулятором. С помощью терминала и блока отсчета перемещений оператор, находящийся на расстоянии от робокара, судит о его текущем положении и, в соответствии с ним, управляет приводами шасси и манипулятором.
Роботокомплекс-аналог по конструкции довольно прост, но имеет существенные недостатки. В частности, точно управлять им оператор не может, поскольку получает информацию на терминал лишь от блока отсчета перемещений, а остальную информацию (о том, что и как делает робокар и его манипулятор) получает визуально, наблюдая за действиями робокара непосредственно или через прозрачную защитную перегородку, отделяющую терминал от рабочего помещения.
Более точно и надежно работает робототехнический комплекс, описанный в статье «Пини Б.Е., Кирсанов A.M. Автоматизированный комплекс для связи ГПС и склада с использованием робокара // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовка инженерных и научных кадров: Сб. статей симпозиума «Автотракторостроение - 2009». Книга 7. - М: МГТУ «МАМИ», 2009, стр. 176-182». Он принят нами за прототип и содержит напольный робокар, включающий в себя шасси с установленными на нем приводами, блоком отсчета перемещений и промышленным манипулятором, подвесной робот-наблюдатель, выполненный в виде сканирующей Web-камеры с блоком координатного перемещения и связанным с ним блоком программирования координат, и терминал оператора, входы которого соединены с блоком отсчета перемещений, установленным на шасси, и Web-камерой, а выходы - с блоком программирования координат Web-камеры, с промышленным манипулятором и с установленными на шасси приводами.
В процессе эксплуатации комплекса оператор с помощью терминала получает информацию от блока отсчета перемещений, установленного на шасси, и от Web-камеры. Это дает ему возможность управлять манипулятором и приводами шасси так, чтобы робокар выполнял нужные действия в нужной точке рабочего пространства (производственного помещения). При этом он имеет возможность через терминал и с помощью блока программирования координат Web-камеры устанавливать ее в то или иное положение, и более полно, чем при эксплуатации комплекса-аналога, наблюдать за тем, как требуемые действия осуществляются. Это обеспечивает и более точное управление комплексом и, соответственно, более точное и качественное выполнение им требуемых действий.
Вместе с тем, робототехнический комплекс-прототип имеет существенный недостаток. Для того, чтобы постоянно наблюдать за выполнением действий робокара при его движении, оператор должен постоянно вводить в блок программирования координат Web-камеры новую и новую программу. Получается, что он должен все время управлять и робокаром, и Web-камерой. Строго одновременно выполнять то и другое он не может, а потому между движениями робокара и Web-камеры возникает значительное рассогласование. С увеличением скорости перемещения робокара оно может достигать такой большой величины, которая весьма существенно препятствует повышению производительности комплекса при сохранении точности его работы, или обеспечению высокой точности и технологической надежности при высокой производительности.
Задачей разработки полезной модели является устранение указанного недостатка, а именно, повышение точности и технологической надежности работы комплекса при высоких скоростях движения робокара. Технически решение задачи обеспечивается тем, что робототехнический комплекс, содержащий напольный робокар, включающий в себя шасси с установленными на нем приводами, блоком отсчета перемещений и промышленным манипулятором, подвесной робот-наблюдатель, выполненный в виде сканирующей Web-камеры с блоком координатного перемещения и связанным с ним блоком программирования координат, и терминал оператора, входы которого соединены с блоком отсчета перемещений, установленным на шасси, и Web-камерой, а выходы - с промышленным манипулятором и установленными на шасси приводами, отличается от прототипа тем, что он снабжен блоком преобразования текущих координат шасси в координаты Web-камеры, первой и второй ключевыми схемами, генератором импульсов и элементом задержки импульсов, при этом рабочий вход первой ключевой схемы соединен с блоком отсчета перемещений шасси, а ее выход - со входом блока преобразования координат, рабочий вход второй ключевой схемы соединен с выходами блока преобразования координат, а ее выход - с блоком программирования координат Web-камеры, выход генератора импульсов через элемент задержки соединен с управляющим входом второй ключевой схемы и напрямую с управляющим входом первой ключевой схемы.
Схема предлагаемого робототехнического комплекса приведена на фиг. 1.
Робототехнический комплекс содержит напольный робокар, включающий в себя шасси 1 с установленными на нем приводами 2, блоком отсчета перемещений 3 и промышленным манипулятором 4, подвесной робот-наблюдатель, выполненный в виде сканирующей Web-камеры 5 с блоком координатного перемещения 6 и связанным с ним блоком программирования координат 7, и терминал оператора 8, входы которого соединены с блоком отсчета перемещений 3, установленным на шасси, и Web-камерой 5, а выходы - с промышленным манипулятором 4 и установленным на шасси приводами 2. Он также снабжен блоком 9 преобразования текущих координат шасси 1 в координаты Web-камеры 5, первой 10 и второй 11 ключевыми схемами, генератором импульсов 12 и элементом задержки импульсов 13, при этом рабочий вход первой ключевой схемы 10 соединен с блоком 3 отсчета перемещений шасси, а ее выход - со входом блока преобразования координат 9, рабочий вход второй ключевой схемы 11 соединен с выходами блока преобразования координат 9, а ее выход - с блоком 7 программирования координат Web-камеры 5, выход генератора 12 импульсов через элемент задержки 13 соединен с управляющим входом второй ключевой схемы 11 и напрямую с управляющим входом первой ключевой схемы 10.
i
i
j
j
При эксплуатации комплекса управление перемещением робокара осуществляется через позиции i к позиции j в полярных координатах, а управление перемещением робота-наблюдателя - в декартовых координатах, также через позиции i к позиции j. Блок 3 отсчета перемещений шасси робокара выдает в кодированном виде сигналы о текущем направлении его движения (угол α) и о линейной текущей величине пройденного им расстояния (l). Текущее положение робота-наблюдателя задается линейной координатой X и линейной координатной Y. В связи с этим, при согласованном движении робокара и робота-наблюдателя через позиции i к позиции j блок 9 преобразования координат периодически определяет величины
и как программу также периодически вводит их в блок 7 программирования координат робота-наблюдателя.
i
i
j
j
i
i
Учитывая изложенное, робототехнический комплекс работает так. Оператор включает генератор импульсов 12, а затем, получая информацию от блока отсчета перемещений 3, последовательно через терминал 8 передает команды включения-выключения на приводы шасси 2 и команды управления промышленным манипулятором 4. При этом блок 3 «сообщает» оператору сведения о расстоянии l, пройденном в направлении α, а приводы создают соответствующее движение робокара. Одновременно с этим, блок 3 передает информацию через ключевую схему 10 блоку преобразования координат 9. Импульсы от генератора 12 включают ключевую схему 10 с некоторой частотой, вводя таким образом в блок 9 текущие сведения периодически, с интервалом времени, определяемым априорно заданной частотой генератора. Блок 9 определяет X и Y, но для этого ему требуется некоторое время. Поэтому информация из него выводится не сразу после ввода α и l а с задержкой на требуемое время, что обеспечивается включением ключевой схемы 11 импульсами, выдаваемые тем же генератором 12, но проходящими через элемент задержки 13.
j
j
Величины X и Y, пройдя от блока 9 через схему 11, поступают в блок программирования координат 7, а от него, в свою очередь, в блок 6 координатного перемещения Web-камеры 5. Web-камера перемещается в соответствии с программой, а поскольку она меняется с интервалом времени, определяемым частотой работы генератора 12, за это время каждая, вновь введенная программа успевает отработаться (это и определяет заданную частоту импульсов от генератора 12). В результате робот-наблюдатель и робокар перемещаются в одном направлении, причем более или менее синхронно. Оператору не нужно управлять роботом-наблюдателем. Он получает сведения от блока 3, управляет приводами 2 и манипулятором 4, но при этом еще получает сведения от Web-камеры на терминал 8, что позволяет ему видеть, как его управляющие действия выполняются. Поскольку роботом-наблюдателем он при этом не управляет, его действия выполняются с меньшим числом ошибок, более точно и надежно. Это составляет технический результат предложенной полезной модели.
Следует отметить, что, при необходимости, управление робокаром и роботом-наблюдателем оператор может осуществлять и раздельно. Для этого он должен выключить генератор 12, а информацию в блок программирования координат 7 вводить самостоятельно.