Автоматизация покрасочного процесса является ключевой технологией, без которой невозможно представить ни одно массовое производство. При больших объемах производства использование ручного труда становится совершенно неэффективным по целому ряду объективных причин: необходимость наличия большого количества квалифицированного персонала, повышенный расход лакокрасочных материалов, низкая скорость выполнения работ, невозможность обеспечения стабильного качества наносимого покрытия [1].
В свою очередь, применение многофункциональных покрасочных роботов также ставит задачу эффективного их использования. В случае относительно небольших размерах зоны выполнения покрасочных работ или при возможности ее жесткого разбиения на отдельные независимые участки, функционирование каждого покрасочного робота является независимым и не требует согласования с другими роботами. Однако в случае различной конфигурации покрасочных участков или различных требований к способам нанесения покрытия это приводит к изменению времени работы робота на участке и, в итоге, к частым простоям при окончании покрасочных работ на выделенном роботу участке при продолжении работы других роботов группы [2].
Для исключения подобных ситуаций покрасочные роботы целесообразно объединить в группу с единой системой управления. При этом система управления группой покрасочных роботов должна обеспечивать устойчивое функционирование группы покрасочных роботов при решении общей многокомпонентной задачи с обеспечением максимальной эффективности.
Особенностью алгоритмов управления является использование многокомпонентной математической модели, способной обрабатывать формализованную информацию о взаимодействии элементов математической модели, что позволяет повысить качество управления и, в конечном итоге, увеличить эффективности выполнения множества взаимосвязанных задач покрасочного производства.
При решении задачи управления группой мобильных роботов, основным критерием оптимальности распределения является суммарный объем работ на выделенных участках окрашиваемой зоны. Для этого необходимо сгенерировать стратегии для каждого покрасочного робота группы с целью нахождения оптимального множества обрабатываемых участков рабочей зоны. Формирование стратегии каждого покрасочного робота группы выполняется итеративным динамическим алгоритмом, блок-схема которого приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Алгоритм динамического распределения объема работ для группы покрасочных роботов по участкам окрашиваемой зоны
Особенностью алгоритма является его выполнение как на этапе предварительного поиска оптимального распределения, так и в процессе функционирования группы при изменении состава группы покрасочных роботов, изменении статуса отдельных роботов при завершении присвоенных задач, конфигурации участков окрашиваемой зоны и других изменениях внешних по отношению к группе факторов.
Структура реализующей предложенный алгоритм системы управления показана на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема системы управления группой покрасочных роботов
Система управления реализует тактический и стратегический уровни управления. На тактическом уровне в рамках принятой стратегии управления на основе информации сенсорной системы производится расчет траектории движения робота, управление сервоприводами робота и покрасочным автоматом [3].
На стратегическом уровне производится координация работы покрасочного робота внутри группы и построение стратегии выполнения задач в рамках распределения участков покраски. При этом предложенный алгоритм позволяет искать оптимальное распределение для децентрализованной группы покрасочных роботов при объединении роботов различной конструкции.
Стратегический уровень системы управления реализуется как дополнительный модуль, подключаемый к системам управлениям покрасочных роботов и взаимодействующий с сенсорной системой робота, системой управления и модулем связи [4]. Реализация такой архитектуры позволяет объединить изначально автономных роботов в одноранговую децентрализованную группу и производить координацию работы роботов внутри группы.
Модуль управления стратегического уровня предложенной архитектуры включает в себя математическую модель рабочей зоны группы покрасочных роботов, блок расчета критерия оптимальности управления и блок синтеза оптимальной стратегии управления для поиска оптимального распределения участков окраски.
На основании информации сенсорной системы робота и полученной информации от других роботов группы производится корректировка характеристик системы управления тактического уровня управления роботом. При этом информация об изменении передается другим роботам группы для последующего перераспределения оставшихся участков покраски общей рабочей зоны.
Применение предложенного алгоритма в виде отдельного модуля имеющихся систем управления покрасочными роботами не требует значительных финансовых затрат и позволит увеличить эффективность выполнения задач покрасочного производства.
Библиографический список
- Аксенов А.А. Организация и проведение покрасочных работ. – Москва : Альтаир : МГАВТ, 2013
- Крамаренко Н.В. , Рыков А.А. Алгоритмы управления движениями точки и робота-манипулятора. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2016
- Согомонянц А.А. Разработка систем удаленного мониторинга и управления мобильными роботами. Томск, 2020
- Иванов, В.К. Управление движением мехатронных систем. – Йошкар-Ола : Поволжский государственный технологический университет, 2020
Количество просмотров публикации: Please wait