مقدمة:ما هو التحكم في الموضع، التحكم في الموضع هو طريقة تحكم أكثر شيوعًا في مجال التحكم الصناعي، وعادةً ما يستخدم في التحكم في حركة موضع المعدات الميكانيكية، مثل أدوات الماكينة والأذرع الروبوتية، وما إلى ذلك، في العديد من المعدات الميكانيكية الراقية، تحتاج إلى استخدام التحكم في الموضع. في هذه المقالة، سنأخذ التحكم في موضع ذراع الروبوت لتنفيذ مقدمة للمحتوى ذي الصلة.
الذراع الروبوتية هي نوع شائع من روبوتات التصنيع التي تشبه الذراع البشرية، مع عدة أجزاء تشبه إلى حد كبير الكتف البشري والكوع والمعصم، ويمكن توجيهها لأداء عمليات مختلفة تمامًا مثل الذراع البشرية. نظرًا لأن الكتف البشري مثبت بالجسم، فإن "كتف" الذراع مثبت على قاعدة ثابتة، بينما يمكن تحريك بقية الذراع في اتجاهات مختلفة.
إن التحكم في موضع الذراع هو التأكد من وصول الذراع إلى الموضع المطلوب دون انحراف، وهو وظيفة مهمة للذراع. عادة ما يتم تسخير مفاصل الذراع الآلية بواسطة المحركات، ويمكن للمشغل التحكم في شرطة الروبوت من خلال التحكم في المحركات الموجودة في المفاصل من خلال الكمبيوتر. نظرًا لأن المحركات تتحرك بزيادات محكومة، يمكن جعل الذراع تتحرك بشكل متكرر بطريقة دقيقة للغاية، بدرجة عالية من الدقة والموثوقية. في القسم التالي، سنقدم بإيجاز مبدأ التحكم في موضع الذراع الآلية، وطريقة التحكم في موضع الذراع الآلية.
مبدأ التحكم في موضع الذراع الروبوتية
من أجل التحكم في موضع الذراع الآلية، نحتاج إلى استخدام المحرك لإخراج عزم الدوران الكهرومغناطيسي في أي وقت لتثبيت عزم الجاذبية للذراع الآلية. عندما يصل ذراع التحكم إلى الموضع المحدد، تكون سرعة دوران المحرك صفرًا ويكون في حالة الحجب، ويكون خرج عزم الدوران هو عزم الدوران الحجب. نظرًا لاختلاف جهد المحرك، فإن عزم دوران الحجب للمحرك مختلف أيضًا، ويمكن تحقيق التحكم في عزم دوران الحجب للمحرك تمامًا عن طريق تغيير جهد المحرك، وبالتالي تحقيق التحكم في موضع الذراع الآلية.
تدفق الإشارة للتحكم في موضع الذراع الميكانيكية. أولاً وقبل كل شيء، يجب إكمال إدخال القيمة المعطاة للنظام بواسطة زر جزء التفاعل بين الإنسان والحاسوب، والذي يتضمن محتوى المعلومات الخاص بالموضع المحدد واتجاه الدوران، ثم يحسب DSP مقدار التحكم في التغذية الأمامية الذي يجب إضافته إلى المحرك وفقًا لإدخال الموضع المحدد ويدخل موجة إشارة PWM وإشارة الاتجاه إلى المحرك لتشغيل الدائرة. في الوقت نفسه، يكتشف قرص التعليمات البرمجية زاوية التيار ويرسلها مرة أخرى إلى DSP، الذي يقوم بعد ذلك بالتحكم PID وفقًا للفرق بين الموضع الحالي والموضع المحدد، ويضبط موجة إشارة PWM الناتجة وإشارة الاتجاه. بالإضافة إلى ذلك، تكون شاشة الكريستال السائل في جزء التفاعل بين الإنسان والحاسوب مسؤولة عن العرض في الوقت الفعلي للمعلومات في عملية التحكم.
طرق التحكم في موضع الذراع الروبوتية
1. التغذية الأمامية بالإضافة إلى التحكم في ثلاث حلقات
تعتمد طريقة التحكم في الموضع هذه على التحكم في التغذية الراجعة ثلاثية الحلقات، مع إضافة قيمة أمر التغذية الأمامية. يحتاج السائق عادةً إلى التشغيل في وضع CSP، وطريقة توليد قيمة التغذية الأمامية لها نوعان، الأول هو أن وحدة التحكم لا تزال ترسل موضع الأمر فقط إلى الذراع الآلية، حيث يقوم السائق من خلال التوليد التفاضلي لقيمة سرعة التغذية الأمامية وقيمة تسارع التغذية الأمامية؛ والثاني هو أن وحدة التحكم لا ترسل موضع الأمر فحسب، بل ترسل أيضًا قيمة تحيز سرعة التغذية الأمامية وقيمة تحيز عزم التغذية الأمامية إلى السائق. تتيح هذه الطريقة للذراع الآلية أن تتمتع بقدرة استجابة ديناميكية.
2. التحكم في سيرفو التغذية الراجعة ثلاثية الحلقات
تعد طريقة التحكم في الموضع هذه واحدة من الطرق الأكثر شيوعًا. في هذا الوقت، يتم التحكم بالكامل في السائق، والذي يولد عزم الدوران وفقًا لموضع الأمر، بحيث يتتبع ذراع الروبوت جيدًا موضع الأمر، ويكون المتحكم مجرد مخطط مسار مسؤول عن إرسال موضع الأمر إلى السائق. تتمتع هذه الطريقة بدقة عالية في الحالة الثابتة، وقدرة قوية على مقاومة التداخل، مما يضمن دقة تحديد المواقع المتكررة للذراع الروبوتية، ولكن أداءها الديناميكي ضعيف نسبيًا، على سبيل المثال، يكون التأخير الزمني بين منحنى الموضع المطلوب ومنحنى الموضع الفعلي كبيرًا.
3. التحكم غير الخطي
تعمل محركات الطريقتين السابقتين تحت التحكم في الموضع، بينما تتمثل هذه الطريقة في تحديد موقع المحرك في وضع عزم الدوران أو التيار، وتطبيق بعض طرق التحكم غير الخطية في نظرية التحكم الحديثة. يحسب المتحكم قيمة عزم الدوران مباشرة وفقًا للموضع المطلوب ويرسلها إلى المحرك، مما يضعف المحرك إلى وحدة تضخيم الطاقة، بينما لا يمكن اعتبار المتحكم سوى أنه يقوم بالتحكم في الحركة. يمكن استخدام هذا في طريقة التحكم بطريقة عزم الدوران المحسوبة وخطية التغذية الراجعة وبعض طرق التحكم التكيفية.
من خلال تصفح المقالة أعلاه، يمكنك معرفة أن التحكم في موضع الذراع الروبوتية يمكن تحقيقه من خلال التغذية الأمامية بالإضافة إلى التحكم بثلاث حلقات، والتحكم في سيرفو التغذية الراجعة بثلاث حلقات، وطرق التحكم غير الخطية. إن التحكم في موضع الذراع الروبوتية هو التأكد من أن الذراع الروبوتية يمكن أن تصل إلى الموضع المطلوب دون انحراف، ولكن أيضًا يتم استخدام الذراع الروبوتية بشكل أكثر شيوعًا كطريقة تحكم، وعادةً ما يتم تشغيل مفاصل الذراع الروبوتية بواسطة المحرك، ويمكن للمشغل التحكم في الذراع الروبوتية من خلال التحكم بالكمبيوتر في مفاصل المحرك للتحكم في الذراع الروبوتية، من أجل تحقيق دقة أعلى لحركة الإزاحة. تابع Jiezhong Robotics لمعرفة المزيد عن المعرفة وتطبيق التحكم في موضع الذراع الروبوتية.