Промышленные роботы

Одним из основных элементов полунатурной модели является промышленный робот, в функции которого входит «отображение» перемещений виртуального манипулятора, формируемых компьютерной моделью, в физические перемещения. Точность преобразования «виртуального» движения в перемещения реального ПР в значительной степени определяет точность всей системы моделирования.
Однако закрытость системного программного обеспечения (СПО) систем управления современных ПР является одной из причин, затрудняющих точное преобразование. Закрытое СПО позволяет пользователю управление ПР только на уровне стандартных команд и протоколов.
Так, например, система управления промышленными роботами типа Kawasaki (D-контроллер) управляется операционной системой AS, которая хранится в энергонезависимой памяти контроллера в виде машинных кодов. Открытых исходных кодов AS-системы производитель не предоставляет. Пользователю доступны только команды Бейсик-подобного проблемно-ориентированного AS-языка операционной системы. AS-язык может быть использован для задания траекторий движения ПР, установки параметров движения и конфигурации ПР, работы с внешними устройствами и т.п. AS-язык снабжен функциями, позволяющими осуществлять обмен данными по интерфейсу RS-232 или TCP-протоколу.

Программное обеспечение стенда включает в себя программы, использующие средства AS-системы для преобразования виртуального движения моделируемого МР в механическое движение ПР.

Модуль управления одним МР в "следящем" режиме. Для преобразования перемещений виртуального манипулятора, формируемых компьютерной моделью, в физические перемещения разработаны специальные алгоритмы управления, учитывающие и корректирующие особенности планирования AS-системой траектории движения ПР по заданным точкам в пространстве.
Модуль обеспечивает:
– прохождение реального ПР по траектории, точно повторяющей траекторию виртуального МР,
– непрерывное (без остановок в промежуточных точках) и сглаженное перемещение ПР синхронно с перемещениями виртуального МР,
– перемещение TIP ПР по заданной траектории без необходимости решения обратной кинематической задачи для ПР,
– избегание сингулярных положений ПР при «отображении» виртуальной траектории (сингулярные положения могут возникать в связи с тем, что кинематические схемы виртуального МР и реального ПР могут отличаться).
Управление исполнением ПП может быть осуществлено при помощи отдельного компьютера, подключенного к контроллеру ПР. Данные о положении виртуального МР передаются системе управления ПР по стандартному протоколу TCP/IP. Управление программой может осуществляться удаленно.

Модуль управления двуруким МР – программа, позволяющая управлять независимым движением рук, либо общей системой координат двух связанных рук. Управление МР осуществляется по скорости.
Для управления руками стенда модуль использует в качестве задающих устройств специальные движки графического интерфейса модуля, джойстики, систему технического зрения, систему измерения сил и моментов, а также другие устройства, управляющие сигналы которых могут быть интерпретированы в скорость перемещения МР.
В модуле реализован алгоритм управления механическим импедансом, обеспечивающий податливость одной из рук МР при контакте с внешней средой. Реализация такого алгоритма позволяет организовать управление руками МР типа ведущий-ведомый.
Модуль управления двуруким МР фактически распределен на несколько вычислительных систем. Часть модуля, управляющая непосредственно промышленными роботами, используемыми в качестве рук стенда, написана на языке AS-системы Kawasaki и загружена в стойки управления ПР Kawasaki.

Захватные устройства

Управление трехпалым захватом. Основной функцией ПО системы управления схватом является подача команд контроллеру-преобразователю, который транслирует эти команды в сигналы контактной группы управления.
Основной функцией ПО системы управления схватом является подача команд контроллеру-преобразователю, который транслирует эти команды в сигналы контактной группы управления.
Командная группа управления включает в себя два аналоговых входа и семь бинарных цифровых входов. Таким образом, цифровые входы можно задать одним семибитовым числом – командой управления контроллером EZN-C. Аналоговые входы контактной группы управления способны принимать сигнал в диапазоне напряжений от 0 до 10 В. Задание аналогового EZN-C сигнала с помощью восьмибитового числа позволяет устанавливать положение пальцев с точностью ~0,023 мм, а максимальную силу захвата с точностью ~1,68 Н.

Управление очувствленной кистью В настоящее время в лаборатории ведется разработка системы управления очувствленной кистью нижнего и среднего уровня.
Разработка ведется в операционной системе ROS.