Полуавтоматические системы управления манипулятором отличаются от копирующей другим характером ЗУ и наличием вычислителя. Здесь вместо многозвенного механизма, повторяющего кинематику рабочего манипулятора, применяется управляющая рукоятка с несколькими степенями свободы, а вместо сложного движения при копирующем способе человек-оператор производит только лёгкое нажатие на рукоятку в требуемом направлении. Конфигурация управляющей рукоятки не обязательно соответствует кинематике рабочего МА.

Сигналы от управляющей рукоятки поступают в микропроцессорное вычислительное устройство, где они преобразуются по определённым алгоритмам, в результате чего формируются сигналы управления, подаваемые на все приводы звеньев рабочего МА.

В такой полуавтоматической системе благодаря наличию микропроцессорного вычислительного устройства могут быть реализованы самые разнообразные алгоритмы управления и осуществляться движения в любой системе координат независимо от кинематики МА и конфигурации управляющей рукоятки. Наиболее типичны 3 вида управления: скоростной, силовой, позиционный.

В них предполагается осуществление соответственно скорости, силы и перемещения на рабочем конце манипулятора пропорционально величине нажатия руки человека на управляющую рукоятку.

Три основных алгоритма управления. При скоростном алгоритме управления величина смещения рукоятки по каждой степени подвижности преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный величине смещения. Эти сигналы посылаются в микропроцессорный вычислитель. Там, во-первых, происходит преобразование координат управляющей рукоятки в координаты рабочего манипулятора и, во-вторых, формирование сигналов управления приводами по каждой степени подвижности манипулятора так, чтобы конец манипулятора (схват или инструмент) получил скорость движения в том же направлении, в каком человек нажал на управляющую рукоятку. По значению эта скорость должна быть пропорциональна величине смещения управляющей рукоятки.

Рис. 5.9. Схема полуавтоматической системы дистанционного управления манипулятором

 

Полуавтоматические системы управления. При силовом алгоритме управления аналогично проходит весь процесс снятия сигналов с управляющей рукоятки и преобразования их в микропроцессорном вычислителе с последующим формированием сигналов управления приводами рабочего манипулятора. Но отличие состоит в том, что пропорционально общему смещению управляющей рукоятки создаётся сила, как бы тянущая за конец манипулятора, чем и определяется его движение. Непосредственно эта сила реализуется при соприкосновении схвата или инструмента с каким-либо внешним предметом. Эта сила по величине и направлению соответствует общему смещению рукоятки.

Смещение в управляющей рукоятке пропорционально силе нажатия руки человека за счёт того, что управляющая рукоятка подпружинена по каждой степени подвижности. Сила, образующаяся на конце манипулятора, пропорциональна по величине и одинаково направлена с силой нажатия человека на рукоятку. Пружины в рукоятке нужны ещё, чтобы рукоятка возвращалась в нулевое положение, когда человек перестаёт на неё нажимать.

При позиционном алгоритме управления происходит аналогичная процедура преобразования и формирования сигналов, но разница состоит в том, что в результате получается величина и направление смещения конца манипулятора, пропорционального смещению в управляющей рукоятке от руки человека-оператора.

Средство переключения алгоритмов управления выводится на пульт управления человека, однако в конкретных случаях проведения определённых манипуляционных работ удаётся организовать в системе автоматическое переключение алгоритмов управления по соответствующим сигналам датчиков (приближения к объекту и соприкосновения с ним).

Управляющие рукоятки. Управляющие рукоятки имеют самые различные принципы построения и конфигурации. Число управляющих перемещений в рукоятке должно быть равным числу степеней подвижности рабочего манипулятора, но с произвольной кинематической схемой, удобной для реализации рукоятки и работы человека-оператора с ней. Конструктивно необходимо обеспечить малые управляющие перемещения с точным съёмом соответствующего электрического сигнала, пропорционального перемещению.

Существуют рукоятки без механических перемещений. Они снабжаются тензорезисторными измерителями силы натяжения руки человека. Рукой производится нажатие вдоль осей x, y, z, а также поворотные нажатия. При этом число сигналов, снимаемое с измерителей, установленных на рукоятке в различных направлениях, должно соответствовать числу степеней подвижности рабочего манипулятора. В этом случае, так же как и при механической схеме рукоятки, может реализоваться любой из трёх основных алгоритмов дистанционного управления (скоростной, силовой, позиционный).