Датчики систем силомоментного очувствления роботов
Силомоментные датчики реагируют не только на прикосновение, но и на силу нажатия. Чувствительным элементом в них обычно является тензодатчик.
СМД принято разделять по двум основным признакам:
1) по жесткости конструкции — СМД высокой жесткости (в них используют измерители деформаций) и СМД низкой жесткости (в этом случае используют измерители перемещений);
2) по типу матрицы жесткости — СМД с матрицей жесткости общего вида и СМД с «разреженной» матрицей жесткости.
В зависимости от типа матрицы жесткости G преобразование главного вектора сил и моментов F в вектор электрических сигналов U происходит либо в блоке предварительной обработки СМД (для датчиков простой формы), либо непосредственно в СМД (для датчиков с преимущественно механическим разделением компонент).
Наиболее распространенными измерителями деформаций являются тензорезисторы, а также пьезо- и магнитострикционные преобразователи, измерителями перемещений — оптронные пары или электромагнитные (реже электростатические) ЧЭ.
Достоинством СМД с матрицей жесткости общего вида является простота конструкции, недостатками - разная чувствительность каналов измерения и низкое быстродействие.
В современных CCO всечаще применяют СМД с преимущественно механическим разделением компонент. В этих датчиках ЧЭ размещают в захватном устройстве, рабочей среде или в запястье робота.
|
|
|
Датчики с совмещенными чувствительными элементами
Наряду с тензорезисторами в СМД используются ЧЭ, принцип действия которых основан на пьезо- или магнитоупрутом эффекте (совмещенные ЧЭ). Наиболее распространенные схемы основаны на применении дисковых пьезодатчиков и параметрических магнитоупругих преобразователей
Совмещенный ЧЭ состоит из трех блоков, каждый из которых содержит шесть пьезоэлементов с определенным направлением поляризации.
СМД на базе магнитоупругих ЧЭ обладают большим выходным сигналом при той же жесткости, но меньшей линейностью по сравнению с пьезодатчиками.
Наибольшая точность достигается в датчиках с диагональной матрицей жесткости, быстродействие — в датчиках с преимущественно механическим разделением компонент, а равная чувствительность каналов — при использовании однотипных упругих элементов.
Методы распознавания контактных ситуаций
Существо распознавания заключается в отнесении некоторой контактной ситуации к соответствующему классу.
· Использование для реализации CCO нейронных структур — нейросетей. К их достоинствам можно отнести возможность обучения робота на основе признаков различной сенсорной модальности и высокая надежность распознавания, особенно для случаев со значительным разбросом значений определяемых параметров.
|
|
|
· Метод ситуационного управления. В этом случае информация о контактных силах используется не непрерывно, а лишь в ситуациях, описанных заранее. Такие ситуации определяются CCO путем постоянного анализа распределения силовых факторов, действующих на захватное устройство манипулятора (или его рабочий инструмент), в том числе при замыкании кинематической цепи.
· Использование аппарата нечетких множеств и операций нечеткой логики. С их помощью может быть уточнена неопределенность в описании ситуаций.
Тактильные датчики
Тактильные датчики в робототехнике реализуют бионическую функцию осязания и предназначены для распознавания объектов внешней среды при контактном взаимодействии. Обычно их не включают в состав CCO робота, а рассматривают как самостоятельную группу информационных средств.
В настоящее время тактильные датчики имеют в основном специальное применение — в задачах дистанционного управления манипуляторами, в мобильных робототехнических средствах, в устройствах для переноски и складирования и т. д.
Системы тактильного очувствления робота решают следующие основные задачи: обнаружение контакта инструмента с объектом, определение координат и площади контактного пятна, измерение силы сжатия схвата, определение ориентации объекта в схвате, обнаружение проскальзывания объекта относительно схвата и измерение смещения, распознавание объектов по их тактильному образу.
|
|
|
Тактильные датчики принято подразделять по следующим признакам:
· по характеру измеряемых параметров — датчики контактного давления, датчики касания и датчики проскальзывания;
· по размерности — одиночные и матричные;
· по форме входного сигнала — дискретные (релейные) и аналоговые.
Тактильные датчики касания и давленияобычно размещают на внешних поверхностях захватного устройства. Матричные датчики устанавливают преимущественно на внутренних поверхностях (на «ладони»).
Наибольшее распространение в промышленности нашли дискретные тактильные датчики. Они обладают релейной функцией преобразования и служат для фиксации факта контакта исполнительного механизма с объектом или препятствием.
Все дискретные тактильные датчики обладают тремя существенными недостатками: ограниченным ресурсом работы, невозможностью определения значения контактного усилия и неточностью локализации места контакта.
|
|
|
Тактильные датчики проскальзывания устанавливают в захватное устройство и используют для обеспечения заданного усилия сжатия, особенно при манипулировании хрупкими предметами. Основным достоинством тактильных датчиков проскальзывания является высокое быстродействие (время срабатывания не превышает 0,1 мкс).
Перечень литературы.
1. Воротников С.А., Информационные устройства робототехнических систем: Учеб. Пособие.- М.: изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2005.
2. Кончаловский В.Ю. Цифровые измерительные устройства: Учебное пособие для ВУЗов.- М.: Энергоатомиздат,1985.
3. Лукинов А. П. Проектирование мехатронных и робототехнических устройств: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2012. — 608 с.: ил. (+ CD) — (Учебники для вузов. Специальная литература).
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 1562; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!