Для автономного функционирования в условиях большой неопределенности и изменчивости объекта и внешней среды применяют роботы с интеллектуальным управлением. При интеллектуальном управлении наряду с решением задач по управлению перемещениями манипулятора производится моделирование внешней среды, выполняется логический анализ сложных заданий и планируются собственные действия. Интеллектуальные роботы обладают способностью обучаться понятиям и распознавать сигналы и объекты, а также накапливать наиболее удачные программные действия и синтезировать из них новые программы.

В процессе выполнения технологического процесса указанные элементы искусственного интеллекта робота тесно взаимодействуют и определяют режим работы адаптивной системы управления движением. Система управления интеллектуального робота имеет многоуровневую иерархическую структуру.

В структуре управления выделены два главных уровня управления: стратегический и тактический. На стратегическом уровне решаются задачи по принятию решений и планирование поведения робота, а также задачи распознавания и моделирования среды. На тактическом уровне производится планирование и программирование движений, а также синтезирование алгоритмов адаптивного управления приводами исполнительных механизмов, обеспечивающие фактическое осуществление программного движения.

Для адаптивного управления роботами, обладающими способностью автоматически приспосабливаться (адаптироваться) к заранее неизвестным и меняющимся условиям эксплуатации, необходима разработка алгоритмов управления и реализация их на ЭВМ, а также информационная система быстрого и точного измерения параметров внешней среды и внутреннего состояния робота. Алгоритмы решения задач автоматического управления роботами в условиях неопределенности в настоящее время достаточно хорошо разработаны и аппаратно реализуются в виде специализированных устройств управления отдельными приводами.

С целью обеспечения нормального функционирования робота по определенному алгоритму осуществляется централизованный контроль различных подсистем робота в виде программных тестов. При обнаружении сбоев или неполадок производится либо самонастройка (саморемонт) неисправной подсистемы в зависимости от имеющихся в распоряжении системы управления средств, либо обращение к человеку-оператору.

Промышленные роботы с программным управлением успешно работают только в строго определенных и неизменных на протяжении всего процесса управления внешних условиях работы.

Для организации таких условий требуется существенное упорядочение рабочей среды, что ведет к большим дополнительным затратам на изготовление накопителей, ориентирующих и защитных устройств.

Жесткий характер закона управления, не учитывающий динамическую информацию о состоянии робота и окружающей его среды, приводят к тому, что при незначительных отклонениях от заданных условий возникает потеря работоспособности, а появление препятствий приводит к аварии. Все это существенно влияет на эффективность работы робота и сужает область его применения.

При автоматическом воспроизведении программных движений информация считывается с запоминающего устройства и сравнивается в управляющем устройстве с сигналом о текущем положении манипулятора робота, поступающим по цепи отрицательной обратной связи от чувствительных элементов (датчиков) манипулятора. Сигналы рассогласования между требуемыми и действительными характеристиками движения манипулятора преобразуются в управляющем устройстве во входные воздействия, поступающие на приводы манипулятора.

Управляющее устройство помимо рассмотренных функций решает задачу синхронизации работы робота и внешнего оборудования. Синхронизация работы робота с внешним оборудованием может сопровождаться изменением порядка считывания из запоминающего устройства команд в зависимости от внешних условий. В ряде случаев управляющее устройство робота непосредственно управляет внешним оборудованием. Например, команда из системы управления роботом подается в систему управления станком на зажим заготовки в патроне после того, как заготовка перенесена из магазина к станку.

Работа системы управления может происходить в режиме программирования и автоматического воспроизведения программных движений. Режим программирования состоит в том, что производится расчет координат точек требуемой для выполнения работы траектории захвата манипулятора. Полученная информация через устройство считывания вводится в запоминающее устройство системы. Для данного метода программирования характерна пассивная роль самой системы управления робота, так как кроме устройства ввода и запоминающего устройства остальные части системы в работе участия не принимают.

Для программирования в некоторых системах управления роботами используется метод обучения. Основная идея метода обучения заключается в организации с помощью оператора однократно образцового выполнения программируемых перемещений с одновременной записью в запоминающее устройство сигналов о текущих значениях координат звеньев манипулятора. В этом случае оператор вручную или с помощью системы кнопочного управления перемещает захват манипулятора по необходимой траектории в рабочей зоне робота.

Системы автоматического управления роботами. Устройства автоматического управления роботами по способу управления делятся на системы программного, адаптивного и интеллектуального управления, а по типу реализуемого ими движения — на позиционные и контурные. Схема систем управления манипулятором и передвижением робота, а также внешним оборудованием принципиально не отличается от рассмотренных выше систем управления металлорежущими станками. В этом параграфе рассмотрим некоторые особенности систем автоматического управления роботами.

Для многих технологических операций (сварки, окраски, несения покрытий и т. д.) заранее известна траектория перемещения рабочего инструмента (например, пульверизатора, сварочной головки). Аналогичные действия типичны для вспомогательных приемов, транспортно-складских операций (съема и подачи заготовок в штамп, выдачи и складирования заготовок, транспортирования тары и т д.). В пределах обработки партии одинаковых деталей производится перемещение заготовок, приспособлений и инструмента по строго определенным траекториям с фиксацией положения перемещаемых объектов с определенной ориентацией в заданных точках рабочего пространства.

Кинематическая схема робота. Перемещение подвижных органов робота выполняются с помощью гидроцилиндров, Пиноль манипулятора перемещается вдоль оси через шток гидроцилиндра. Поворот пиноли осуществляется рейкой-штоком гидроцилиндра 6 через зубчатый сектор. Поворот пиноли задается на блоке упоров, за счет поворота которого с помощью гидроцилиндра можно получить три точки позиционирования. Вращение схвата производится от гидроцилиндра через рейку и зубчатые колеса, вращение передается на вал, проходящий внутри рейки. Закрытие и раскрытие губок схвата осуществляется от гидроцилиндра.

Устройство управления роботом состоит из командоаппарата и блоков упоров. Барабан командоаппарата быстросъемный; программа управлении может быть набрана вне манипулятора. Скорость перемещения звеньев манипулятора регулируется системой дросселей. Для плавного изменения скорости в конце хода используются демпферы, которые обеспечивают в процессе торможения скорость замедления, близкую к постоянной, а на последних 1,5 мм пути — движение поршня с постоянной скоростью.

Установку инструментов, их подналадку производить только в исходном положении механизмов станка при обязательном снятии напряжения вводным автоматом.

Необходимо своевременно обеспечивать замену изношенного режущего инструмента и кондукторных втулок. Работа затупленным инструментом может привести к поломке оборудования и несчастным случаям. Запрещается задавать следующий цикл при обнаружении поломки режущего инструмента или в случае, если режущий инструмент остался в обрабатываемой детали.

Запрещается эксплуатация станка с открытыми дверцами электрошкафов, снятыми крышками распределительных коробок, конечных выключателей и других электрических устройств, с уплотнениями, имеющими повреждения. Все защитные кожухи, щитки и ограждения, снятые во время наладки или ремонта, перед пуском станка необходимо установить на свои места.

Выключение электродвигателей с последующим снятием напряжения вводным автоматом необходимо строго выполнять при обнаружении неисправности станка; перерыве в подаче электроэнергии; временном прекращении работы; уборке, смазке и чистке станка; уходе от станка даже на короткое время.

Нельзя производить во время работы станка подтягивание болтов, гаек, других соединений деталей. Нельзя брать и передавать через работающие механизмы станка детали, инструмент и другие предметы, так как это может привести к несчастному случаю.

Запрещается: ставить и обрабатывать на станке заготовки, имеющие отклонение от чертежа по припуску, неподготовленные базы и другие отклонения.

Перед подачей напряжения вводным автоматом следует проверить, что пуск станка никому не угрожает. При подаче напряжения должны загораться соответствующие сигнальные лампы на пульте управления.

При выполнении на станке ремонтных и наладочных работ с полным снятием напряжения на рукоятках вводных автоматов должны быть вывешены плакаты «Не включать — работают люди».

Запрещается приступать к работе на станке при неисправности заземляющих устройств; неисправности кнопок «Стоп», блокировочных устройств; неисправном пульте управления и отсутствии на нем сигнальных лампочек; несоответствии давления в гидросистеме и пневмосистеме, указанным в «Руководстве по эксплуатации станка»; при отсутствии кожухов, щитков и других защитных устройств на механизмах передач, электродвигателях и других узлах; отсутствии предохранительных устройств для защиты от стружки и СОЖ; отсутствии смазки и неисправности системы охлаждения; обнаружении поломанного или затупленного режущего инструмента; неисправности вспомогательного инструмента.