АНАЛИЗ  ГРАММАТИКИ  ВХОДНОГО  ЯЗЫКА  ПРОМЫШЛЕННОГО  РОБОТА  НА  ОСНОВЕ  ЛИНГВИСТИЧЕСКОГО  ПОДХОДА

Неустроев  Иван  Сергеевич

Федоткин  Роман  Эдуардович

студенты  3курса  кафедры  ЕНОТД  филиала  ТюмГНГУ  в  г.  Новый  Уренгой,  РФ,  Ямало-Ненецкий  автономный  округ,  г.  Новый  Уренгой

Латышев  Виктор  Александрович

научный  руководитель,  канд.  тех.  наук,  доцент  кафедры  ЕНОТД  филиала  ТюмГНГУв  г.  Новый  Уренгой,  РФ,  Ямало-Ненецкий  автономный  округ,  г.  Новый  Уренгой

E-mail:  viklat@yandex.ru

В  настоящее  время  внедрение  в  производственную  сферу  цифровых  и  информационно-коммутационных  технологий  (в  частности,  «интернета  вещей  и  услуг»),  а  также  применение  новых  технологий,  материалов  и  робототехники  открывает  эру  четвертой  промышленной  (индустриальной)  революции.  Считается,  что  первые  три  промышленные  революции  произошли  в  результате  механизации,  электрификации  и  компьютеризации  производства.  Лидерами  являются  США,  Китай  и  некоторые  страны  ЕС.  Российской  Федерации  важно  не  отстать  от  продвинутых  в  этом  вопросе  стран  и  найти  достойную  нишу  в  эпохальном  процессе.  Проблема  выбора  профессии  и  места  работы  всегда  стоит  перед  выпускником  технического  вуза.  Получение  инженерного  образования  дает  возможность  участия  в  реализации  перспективных  научно-технических  направлений  индустриальной  революции.  Одним  из  критериев  качества  инженерного  образования  является  практическая  подготовка  школьников,  студентов  и  выпускников  вузов  с  учетом  современных  требований  производства,  которое  определяется  уровнем  автоматизации  с  использованием  процессорных  систем  автоматического  управления  на  основе  средств  вычислительной  техники  и  применением  промышленных  роботов.  Промышленный  робот  —  это  автоматическая  машина,  состоящая  из  исполнительного  устройства  в  виде  манипулятора,  имеющего  несколько  степеней  подвижности,  и  системы  программного  управления,  которые  служат  для  выполнения  в  производственном  процессе  двигательных  и  управляющих  функций.  Применение  промышленных  роботов  приводит  к  повышению  производительности  труда,  сокращению  количества  обслуживающего  персонала  и  улучшению  качества  выпускаемой  продукции,  обеспечивая  высокую  точность  ведения  технологических  процессов.  На  первом  этапе  изучения  и  применения  робототехники  необходимо  ознакомиться  с  наиболее  простыми  конструкциями  пневматических  промышленных  роботов,  оснащенных  программными  системами  управления  [4,  с.  33].

Цель  работы:  разработать  надежную  программу  управления  промышленным  роботом  типа  MП-9C.

Задачи:  1)  Ознакомиться  с  функциональными  возможностями  манипулятора  промышленного  робота;  2)  Изучить  режимы  работы  цикловой  системы  управления  и  основы  программирования;  3)  Составить  программу  работы  робота;  4)  Выполнить  анализ  грамматики  команды  входного  языка.

Система  управления  промышленного  робота  МП-9С  относится  к  категории  программных  систем  управления,  функционирующих  по  заранее  заданной  программе,  и  предназначена  для  управления  манипулятором  с  позиционированием  по  путевым  выключателям  —  упорам  [2,  с.  37].

Основные  технические  характеристики:

·     число  управляемых  звеньев  манипулятора  —  до  4,

·     число  звеньев,  управляемых  по  упорам  -  концевым  выключателям  —  до  4, 

·     число  программируемых  выдержек  времени  —  1,

·     диапазон  регулирования  выдержки  времени,  с  —  0…7,

·     число  кадров  программы  (определяется  размерами  панели  программ)  —  до  30.

Пульт  управления  предназначен  для  оперативного  управления  устройством  и  отображения  состояния  робота.  Переключатели  пульта  управления  обеспечивают  задание  четырех  режимов  работы:  РУЧНОЙ,  КОМАНДА,  ЦИКЛ  и  АВТОМАТ.

Управление  подвижными  органами  манипулятора  и  контрольположения  исполнительных  органов  (звеньев)  при  помощи  табло  индикации  возможно  в  режиме  РУЧНОЙ.  B  режиме  КОМАНДА  устройство  обеспечивает  отработку  одного  кадра  программы,  набранного  на  панели  программы.  Режим  ЦИКЛ  предназначен  для  однократного  исполнения  всех  кадров  программы.  В  режиме  АВТОМАТ  устройство  управления  обеспечивает  многократное  повторение  программы  цикла  манипулятора.

Один  кадр  программы  соответствует  одному  шагу  циклограммы  робота.  Кадр  программы  записывают  в  виде  двух  команд,  набираемых  для  каждого  шага,  на  верхнем  и  нижнем  поле  панели  программ.  Переход  к  следующему  шагу  происходит  только  после  отработки  команд  управления  звеньями  манипулятора.

В  таблице  1  представлен  пример  программы  типового  цикла  работы  манипулятора.

Таблица  1.

Программа  типового  цикла  работы  манипулятора

Суть  лингвистического  подхода  при  изучении  и  анализе  входных  языков  промышленных  роботов  заключается  в  следующем.  Система  программного  управления  манипулятора  и  её  входной  язык  описываются  с  использованием  лингвистических  средств  (на  соответствующем  языке).  Применение  лингвистических  средств  (методов  теории  синтаксического  анализа,  перевода  и  компиляции)  имеет  следующие  преимущества  перед  обычно  принятым  методом  алгоритмического  представления  программно-математического  обеспечения  [1,  с.  25]:

·     языковые  преобразования  на  уровне  трансляции  в  достаточной  мере  формализованы  и  содержат  в  себе  мощные  средства  отбора  недопустимых  ситуаций  на  уровне  лексики,  синтаксиса  и  семантики,

·     словарь  входного  языка  является  средством  отображения  функциональных  возможностей  системы  управления.

Для  задания  распознающих  грамматик  требуется  задать  алфавиты  (множества)  терминальных  и  нетерминальных  символов,  набор  правил  вывода,  а  также  выделить  во  множестве  нетерминальных  символов  начальный.  Итак,  грамматика  G  определяется  четверкой  символов:

G  =  {  T,  N,  P,  α  },

где:  Т  —  алфавит  терминальных  символов,

N  —  алфавит  нетерминальных  символов,

P  —  набор  правил  вида:  «левая  часть  »  →  «правая  часть»,  где:

*  «левая  часть  »  —  непустая  последовательность  терминальных  и  нетерминальных  символов,  содержащая,  по  крайней  мере,  один  нетерминальный  символ,

*  →  символ  порождения.

*  «правая  часть  »  —  любая  последовательность  терминальных  и  нетерминальных  символов,

α  —  начальный  символ  грамматики.

В  программных  системах  управления  промышленными  роботами  наиболее  плодотворно  применение  автоматных  грамматик  [3  с.  375].  Рассмотрим  грамматику  входного  языка,  определяющего  выполнение  команды  ВЫДЕРЖКА  ВРЕМЕНИ.

Терминальный  алфавит:  Т  =  {9,  8,  7,  6,  5,  4,  3,  2,  1,  0}

Нетерминальный  алфавит:  N  =  {команда,  число,  цифра}

Правила:  1.  Команда  →  число  (команда  состоит  из  чисел)

2.  Число  →  цифра  число  (число  содержит  одну  или  две  цифры)

1. Цифра  →  0  |  1  |  2  |  3  |  4  |  5  |  6  |  7  |  8  |  9  |

Начальный  нетерминал:  Команда.

Существование  вывода  для  некоторого  слова  является  критерием  его  принадлежности  к  языку,  определяемому  данной  грамматикой.  Конечная  строка,  в  этом  случае,  полностью  состоит  из  терминалов.

1.  Команда  →  число  (Правило  1)

2.  Число  →  цифра  число  (Правило  2)

3.  Число  →  0  число  (Правило  3)

4.  Цифра  →  0  9  (Правило  3)

Результат  вывода  грамматики  —  это  команда  09  —  ВЫДЕРЖКА  ВРЕМЕНИ.

Тестирование  программ  управления  промышленным  роботом  показало  работоспособность  предложенного  лингвистического  подхода.  Использование  формальных  методов  проектирования  входных  языков,  по  нашему  мнению,  обеспечивает  исключение  двусмысленных  толкований  описания  режимов  и  циклов  работы  манипулятора  и  действий  оператора,  сокращает  время  изучения  правил  работы  с  клавиатурой  пультов  управления,  что  приводит  в  итоге  к  высокой  степени  надежности  эксплуатации  программных  систем  управления  манипуляторами.

Список  литературы:

1. Ахо  А.,  Ульман  Д.  Теория  синтаксического  анализа  и  перевода  (пер.  с  англ.)  /  Под  ред.  Курочкина.  М.:  Мир,  1978.  —  612  с.
2. Иванов  Ю.В.,  Лакота  Н.А.  Гибкая  автоматизация  производства  РЭА  с  применением  микропроцессоров  и  роботов.  Учеб.  пос.  М.:  Радио  и  связь,  1997.  —  460  с. 
3. Латышев  В.А.  Моделирование  элементов  процессорных  систем  управления  технологическим  оборудованием.  Технологические  системы,  техника.  Первая  электронная  международная  научно-техническая  конференция.  Сб.  тр.  Тула,  2002,  —  с.  375.
4. Макаров  И.М.,  Топчеев  Ю.И.  Робототехника:  История  и  перспективы.  М.:  Наука;  Изд-во  МАИ,  2003.  —  349  с.