CC BY
41
мана, 2003. 440 с.
A.A. Arshakyan, C.A. Budkov, E. V. Larkin
EFFECTIVE SELECTION OF POINT SIGNAL, IS ACCOMPANIED BY PULSE
NOISE
Point signal and pulse noise are presented in the form of Gaussian functions with uncorrelated parameters. Analytical dependences for density of Gaussian function maximum with random values of the factors that determine the amplitude and width of mentioned functions, are obtained. The method for simplified estimation or a Gauss function maximum density is worked out. Technique is supplemented with a procedure of optimal threshold of amplitude discriminator for solving the problem of selection point signal against impulse noise.
Key words: point signal, pulse noise, Gaussian, density, missing targets, false alarm,
Получено 20.11.12
УДК 519.217.2
Е.В. Ларкин д-р техн. наук., проф., зав. кафедрой РТ и АП, elarkin@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
А.О. Осетров, магистр, ale 15134386@yandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
С.О. Осетров, магистр, this4el@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ) МОДУЛЬ ПОДВИЖНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА
Модуль подвижности позволяет получать пространственное перемещение рабочего органа по сфере при повышении точности позиционирования, что позволяет использовать его в качестве технологического оборудования в различных производственных автоматизированных системах.
Ключевые слова: модуль, система координат, робот, параметры, ограничения, подобие, математический программный и аппаратный уровни проектирования, пространственные координаты.
Автоматизация производства в машиностроении представляет собой самостоятельную комплексную проблему. Ее решение направлено на создание нового совершенного оборудования, технологических процессов и систем организации производства, функционирование которых неразрывно связано с улучшением условий труда, ростом качества продукции, сокращением потребности в рабочей силе и с систематическим повышением прибыли.
Переход к новым принципам построения производственных систем подразумевает глубокий анализ основных тенденций развития сферы машиностроительного производства. В настоящее время идет интенсивное
расширение номенклатуры производственных изделий и увеличение их общего количества. Совместно с этим становятся более жесткими требования к качеству изделий, появляется необходимость повышения точности технологического оборудования, его мощности, степени автоматизации и других параметров. В соответствии с требованиями оборудование становится более сложным и комплексным, растет его стоимость.
В различных отраслях промышленности и сервисного обслуживания широко применяются роботы, мехатронные и робототехнические системы. Это связано с их растущими функциональными возможностями, обусловленными использованием более совершенных систем управления, развитие которых, в свою очередь, базируется на известных достижениях средств вычислительной техники.
По типу привода модуль относится к промышленным роботам колебательного, маятникового, резонансного типа с рекуперацией механической энергии.
В устройствах используются безударный способ позиционирования, позволяющий значительно повысить быстродействие и снизить энергозатраты механизмов.
Одной из основных задач промышленной робототехники является создание разгруженных (уравновешенных) манипуляционных систем, у которых повышение быстродействия является следствием снижения влияния инерционных факторов. Этому могут способствовать и новые тихоходные высоко моментные электродвигатели постоянного тока, и линейные электродвигатели постоянного и переменного тока, освоение выпуска которых и их широкое использование в роботехнике позволяет создавать безредукторные передачи с хорошими динамическими характеристиками.. Сочетание использования таких технических решений для манипуляцион-ных систем с более широким внедрением микропроцессорной вычислительной техники в управляющие системы промышленной робототехники позволит существенно (на порядок) повысить быстродействие последних.
Требования по точности и быстродействию, как известно, противоречивы. Тем не менее, повышение точности позиционирования роботов и отработки траекторий при любых пространственных перемещениях рабочих органов ПР во всем объеме рабочей зоны для сборочно-монтажных и сварочных работ является одной из первоочередных задач промышленной робототехники. Пути ее реализации заключаются в совершенствовании исполнительных систем ПР, и в частности, в форсировании работ по созданию следящих и импульсных пневмоприводов, совершенствовании систем отсчета координат для электро- и гидроприводов.
Предлагаемый модуля состоит корпус 1, два линейных двигателя 2 и 3 со штоками 4, 5, которые через двухстепенные шарниры 6 и 7 подсоединены к стержню 8. Через двухстепенные шарниры 9 и 10 корпуса линейных двигателей 2 и 3 подсоединены к корпусу 1, на котором в двухсте-
пенном шарнире 11 установлен стержень 8. Двигатели 2 и 3 связанны с датчиками обратной связи 12 и 13, выходы которых подключены ко входам блока управления 14 , выходы которого подключены ко входам управления линейных двигателей 2 и 3. На конце стержня 8 установлен рабочий орган 15.
Рис. 1. Модуль промышленного робота
Модуль промышленного робота работает следующим образом. Со внешнего устройства на вход модуля промышленного робота поступают требуемые значения углов поворота стержня 8 ср и \|/, несущего на своем свободном конце, рабочий орган 15. В блоке управления 14, осуществляется пересчет заданных углов ср и ц/ в величины Ь\ и Ь2 выдвижения штоков 4 и 5 линейных двигателей 2 и 3. Величины выдвижения штоков Ь\ и рассчитывается по следующим формулам:
Л 2
Ы = . (Я *8т(ср)*со8(1}/)- а) + Я *8т(ф)*8т(\|/) + - + (Я * 8т(ф))
Л 2
(Д*8т(Ф))2 ,
Ь2 = ^¡(Я * 8т(ф)*со8(ц/)- а) + * 8т(ф)5|€ 8т(\(/) — —
V 2>
где а - длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения шарнира 11 до середины отрезка соединяющего оси вращения шарниров 9 и 10, Ъ -расстояние между осями вращения шарниров 9 и 10, Я - расстояние между шарниром 11 и шарнирами 6, 7.
Блок управления 14 считывает информацию с датчиков обратной связи 12 и 13, вычисляет разницу между текущим положение штоков 4 и 5 двигателей 2 и 3, и необходимым положением, затем подает соответст-
вующий управляющий сигнал на двигатели 2 и 3, что приводит к выдвижению штоков 4 и 5 на необходимую величину, а следовательно и повороту стержня 8 на требуемые углы. Этим изобретением достигается изменения кинематической схемы устройства, а также исключения из его состава передаточных элементов, уменьшающих точность позиционирования за счет люфтов.
Разработана методика управления положением рабочего органа ма-нипуляционной системы, предусматривающая обратный пересчет требуемых координат рабочего органа в измеряемые и контролируемые параметры (длины ходов штоков линейных двигателей).
Результаты расчета длин ходов штоков L1, L2, для различных углов ц/а и приведены на рис. 2.
Г ф = л/2 ^ в т+г = 0, тфг=^2-- Тфг-я/З
Ф = 2л/5 Уд Ф=Зл/юА>—М- Ф = л/5 , Ф = с
0 1 2 3 4 5 % 1 2 $гг
^ Ф= л/2 Ь: щ-С г г" ^ч» ""'■ф я/2, ц}=.? ■фг- 5я'6, Т4-г-2 Я>Ч 1 . . .
Зл/10 ■ Ф = Щ 1 г, 11111
Рис. 2. Семейства кривых L1(цG) (а), L2(цG) (б), L1(SG) (в), L2(&G) (г)
Углы и берутся в интервалах 0 < < 2п, 0 < < пи отсчи-тываются в положительном направлении (против часовой стрелки). Прямая, лежащая горизонтально и проходящая через точку L1 =1,5 соответствует вырожденному случаю, когда штанга 1 расположена строго вертикально (&а = п2). При разработке информационно-измерительной и управляющей системы мобильного робота она должна функционировать таким образом, чтобы штанга не попадала в указанное положение. Графики, приведенные на рис. 4 б являются зеркальным отражением графиков,
247
приведенных на рис. 4 а, что соответствует свойству симметрии манипу-ляционной системы.
Графики, определяющие коэффициент влияния точности датчиков величин L1 и L2 на точность установки углов у« и 3« и для различных значений указанных углов приведены на рис. 3.
Рис. 3. Пересчет точности L1, L2 в точность За (а, б) и в точность (в, г)
Как следует из графиков, приведенных на рис. 5 а, б, наибольшее влияние точность измерения ходов штоков L1 и L2 оказывает на краях диапазонов угла З«. Это связано с опусканием треугольника, составленного из штанги 1 и линейных двигателей 2, 3, до уровня плоскости платформы. Графики, приведенные на рис. 4 в, г, построены для углов 0 < у« < п. При этом графики в диапазонах 0 < у/« < п совпадают с графиками для углов 0 < у« < - п. Здесь также имеется «мертвая зона» когда соответствующий линейный двигатель и штанга образуют плоскость, перпендикулярную плоскости платформы.
Модуль робота позволяет получать пространственное перемещение рабочего органа по сфере при повышении точности позиционирования, что позволяет использовать его в качестве технологического оборудования в различных производственных автоматизированных системах.
Модуль промышленного робота может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в электротехнической, для роботизации процессов обработки и сборки изделий, в том числе с плаз-менно-газовым напылением, резкой и штамповкой, для перемещения заготовок или деталей между технологическим оборудованием. Особенно эффективно применение устройств для обслуживания
248
высокопроизводительного оборудования.
Список литературы
1. Бобрышев Д.Н. Организация управления разработками новой техники. М.: Экономика, 1971. 167 с.
2. Зарубин В.С. Математическое моделирование в технике. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. 496 с.
3. Клайн Д.С. Подобие и приближенные методы. М.: Мир, 1968.
302 с.
4. Краснощеков П.С., Петров А.А. Принципы построения моделей. М.: Изд-во МГУ, 1983. 264 с.
E.V.Larkin, A.O.Osetrov, S.O.Osetrov
THE MODULE OF MOBILITY OF THE INDUSTRIAL ROBOT The mobility module allows to receive spatial moving of working body on sphere at increase of accuracy of positioning that allows to use it as the process equipment in the various industrial automated systems.
Key words: the module, system of co-ordinates, the robot, parameters, restrictions, similarity, mathematical program and hardware levels of designing, spatial co-ordinates.
Получено 20.11.12
УДК 004.415.52
А.Н. Ивутин, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-24-45, alexey.ivutin@g:mail.com (Россия, Тула, ТулГУ)
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО АППАРАТА СЕТЕЙ ПЕТРИ-МАРКОВА
Рассмотрена фундаментальная проблема оптимального преобразования последовательных алгоритмов в параллельные с учетом информационных связей. Проведен обзор существующих систем автоматизированного распараллеливания. Представлена модель эффективности элементарного вычислительного процесса, реализуемого в вычислительной системе.
Ключевые слова: сети Петри-Маркова, параллельные вычислительные системы, оптимизация, время выполнения.
Основным направлением развития компьютеров является повышение их быстродействия. Причем традиционно это повышение для персональных компьютеров происходило экстенсивными методами. Однако с достижением по сути физического предела роста тактовой частоты про-
