При этом собственно динамика, алгоритмы и программы движения КМР исследуются методом компьютерного моделирования в реальном масштабе времени (универсальная система МСРВ). Сигналы же управления и координаты КМР формируются и отображаются с помощью средств человеко-машинного интерфейса (пульт IMMI), которые по отношению к модели КМР выступают как внешние устройства. Помимо IMMI, координаты из модели передаются на промышленный робот РМ-01, который по отношению к МСРВ также является внешним устройством.
Интерфейс модели и РМ-01 построен так, что EE робота РМ-01 по 6 декартовым координатам повторяет движение TIP EE моделируемого КМ. При моделировании операций в ближней зоне такую схему моделирования можно применять без масштаба (т.е. 1:1). Для моделирования "больших" движений целесообразно ввести масштаб. В ФМС для моделирования движений по линейным координатам применяется масштаб 1:4. При этом КМР как бы уменьшается в своих габаритах (на рисунке изображено коричневым оттенком) и "приближается" к "виртуальному" КМР - промышленному роботу.
В ФМС также предусмотрено повторение роботом РМ-01 движений КМР в масштабе 1:1.
Согласование сигналов модели и внешних устройств осуществляется с помощью специальных аппаратно-программных средств, называемых здесь драйверами внешних устройств. В ФМС функции драйвера IMMI выполняет одна из ЭВМ, функции драйвера робота РМ-01 (на стороне ВУ) - другая ЭВМ.
При выполнении команд движения ведущая роль принадлежит системе управления движением.
Она включает в себя:
- приводы шарниров,
- алгоритмы управления движением КМР.
Приводы шарниров включают электродвигатели, механизмы передачи движения (редукторы), тормозные муфты, контроллеры.
Совокупность из 6 приводов шарниров образует систему следящих приводов. В качестве объекта управления системы приводов выступает "механическая рука" КМР - 6-ти-звенный пространственный исполнительный механизм (ИМ). Движение ИМ происходит под действием моментов (6-мерный вектор), развиваемых приводами на выходах редукторов. В КМР все приводя замкнуты по выходной координате (позиционное управление приводами).
Алгоритмы управления движением КМР устанавливают взаимосвязь между командами движения, их параметрами и законами изменения управляющих воздействий на входах следящих приводов.
Эта часть СУ обеспечивает:
- on-line планирование траекторий FOR КМР в пространстве декартовых координат (в ФМС планирование расчет точек плановых траекторий выполняется с частотой 50 Гц),
- on-line решение обратной позиционной кинематической задачи (ОКЗ - определение углов шарниров) в каждой из точек плановых траекторий.
Законы движения в отдельном шарнире КМР зависят от законов изменения входных воздействий, возмущений, параметров привода шарнира, массогабаритных параметров ИМ и подчиняются законам теории автоматического регулирования и управления.
КМР - сложная многомерная динамическая система, движения в отдельных шарнирах которой динамически взаимосвязаны. Поэтому движение в отдельном шарнире приводит к возникновению движений в других шарнирах. Последние, в свою очередь, влияют на характер движения в рассматриваемом шарнире. Динамическое взаимовлияние шарниров обуславливается действием центробежных и кориолисовых сил, сил инерции.
Особенность КМР - упругие деформации звеньев ИМ. Наличие упругих звеньев как бы аналогично появлению в ИМ дополнительных шарниров. В качестве "приводов" в таких шарнирах выступают пассивные упругие элементы. Поэтому наряду с динамическим взаимовлиянием собственно, шарниров, в ИМ присутствует взаимовлияние движений в шарнирах и упругих деформаций звеньев.
Поэтому динамика КМР является очень сложной и зависит от входных воздействий, динамических свойств приводов, массогабаритных параметров ИМ (полезного груза), упругих свойств звеньев в их взаимосвязи.
В ФМС формирование уравнений динамики КМР и их решение выполняется автоматически по заданным кинематическим, массогабаритным параметрам ИМ, структуре и параметрам приводов. Эту функцию выполняет "МСРВ" - система моделирования КМР в реальном масштабе времени.
