Устройство для управления астатическим манипулятором

 

„„SU„„1037206

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зси G 05 В 11/01

Г.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; -" - :- .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3422671/18-26 (22) 05.04.82 (46) 23.08.83. Бюл. М 31 (72) Л.И.Слуцкий, Е.А.Сафонцев и А.В.Ким (» ) Казахский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. С.M.Êèðîâà (53) 62.5o(o88.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 561656, . в 25 3/o4, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР и 2171&84,кл. 4 05 В 11/04, 1975 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АСТАТИЧЕСКИИ ИАНИПУЛЯТОРОИ, содержащее последовательно соединенный блок датчиков положения задающего органа, первый усилитель и первый привод, связанный с первым датчиком положения, выход которого подключен к второму входу первого усилителя, второй и третий выходы блока датчиков положения задающего органа соедйнены с соответствующими входами первого вычислительного блока, подключенного первым и вторым выходами соответствейно к входам второго и третьего приводов, связанных соответственно с вторым и третьим датчиками положения, выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого вычислительного блока, также .блок индикации и последовательно подсоединенные датчик усилия сжатия задающего органа и второй. усилитель, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит первый нуль-оргай, источник питания, второй вычислительный блок и последовательно соединенные второй нульорган, элемент И, первый ключ, пороговый элемент, блок управления, третий усилитель, второй ключ и четвертый привод, связанный с четвертым датчиком положения, а также последовательно подсоединенные четвертый усилитель, третий ключ и пятый привод, связанный с пятым датчиком положения, выходы четвертого и пятого датчиков, положения подключены соответственно к пятому и шестому входам первого вычислительного блока и первому и второму входам второго вычислительного д блока, третий вход которого соединен Е с выходом второго усилителя и вторым входом блока управления, четвертый вход - с вторым входом блока датчи- С ков положения задающего органа и входом первого нуль-органа, пятый вход - с третьим выходом блока датчиков.положения задающего органа, а пер-

Ь« вый и второй выходы - с вторыми входа- © ми второго и третьего ключей соответст" © венно, третьими входами подключенных 4 к выходу элемента И, второй вход ко- Ю торого соединен с выходом первого ( нуль-органа, первый и второй входы фЬ блока индикации, подключенные соответственно к выходам третьего и четвертого усилителей, выход источника питания соединен с вторым входом nep" вого ключа, а второй выход бпока уп- «Ъ» равления подключен к входу четвертого усилителя.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит источник излучения, первый

103720б и второй фоторезистивные делители и ходами подсоединенных с соответствуюмеханически связанные электродвига- щими выходами блока управления, пертель и кулачковый электроконтактный вый вход которого подключен к входам механизм, первый и второй выходы ко» электродвигателя и кулачкового.электторого соединены с входами соответст роконтакого механизма, а второй входвующих фоторезистивных делителей, вы к входу источника излучения.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании астатических манипуляторов.

Известны устройства для управления астатическим манипулятором, содержащие исполнительный орган, оснащенный датчиками и приводами, задающий орган и блок корреляции скоростей (1).

Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные блок датчиков положения органа, первый усилитель и первый привод, связанный с первым датчиком положения, выход которого подключен к второму входу первого усилителя, второй и третий выходы блока датчиков поло" жения задающего органа соединены с соответствующими входами первого вы" числительного блока, первым и вторым выходами подключенного соответственно к входам второго и третьего приводов, связанных соответственно с вторым и третьим датчиками положения, выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого вычислительного блока, а также блок индикации и последовательно подсоединенные датчик усилия и сжатия задающего органа и второй усилитель (2 ) .

Недостатками известного устройства являются его ограниченность из-за отсутствия координат поступательного перемещения кинематических возможностей исполнительного органа, уменьшение в связи с этим зоны обслуживания и наличие "мертвых" зон.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная. цель достигается тем, что устройство содержит первый нульорган, источник питания, второй выL

2 числительный блок и последовательно соединенные второй нуль-орган, элемент И, первый ключ, пороговый элемент, блок управления, третий усили5 тель, второй ключ и четвертый привод, связанный с четвертым датчиком положения, а также последовательно соединенные четвертый усилитель, третий ключ и пятый привод, связанный с пя1О тым датчиком положения, выходы четвертого и пятого датчиков положения подключены соответственно к пятому и шестому входам первого вычислительного блока и первому и второму входам

15 второго вычислительного блока, третий вход которого соединен с выходом второго усилителя и вторым входом блока управления, четвертый вход - с вторым входом блока датчиков положения за20 дающего органа и входом первого. нульоргана, пятый вход - с третьим выходом блока датчиков положения задающего органа,. а первый и второй выходы - с вторыми входами второго и тре25 тьего ключей соответственно, третьими входами подключенных к выходу элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, первый и второй входы блока индикации, подЗ0 ключенные соответственно к выходам .третьего и четвертого усилителей,,выход источника питания соединен с вторым входом первого ключа, а вто,рой выход блока управления подключен к входу четвертого усилителя.

Кроме того, блок управления содержит источник излучения, первый и вто,рой фоторезистивные делители и механически связанные электродвигатель и

40 кулачковый электроконтактный механизм, первый и второй выходы кото,рого соединены с входами соответст.вующих фоторезистивных делителей, выходами подсоединенных с соответствую55

E=K

1 2 (2) з 10372 щими выходами блока управления, первый вход которого подключен к входам электродвигателя и кулачкового электроконтактного механизма, а второй вход - к входу источника излучения.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока управления.

Устройство содержит блок 1 датчиков положения задающего органа; первый и второй вычислительные блоки 2 и 3 соответственно, блок 4 индикации, первый усилитель 5; звенья 6, 7 исполнительного органа; первый привод 8; первый датчик 9 положения; второй и третий приводы 10 и 11 соответственно; второй и третий датчики 12 и 13 положения соответственно; четвертый и пятый приводы 14 и 15 соответственно, четвертый и пятый датчики 16 и 17 положения соответст2О венно; первый и второй нуль-органы

18 и 19 соответственно; элемент И 20; первый ключ 21; датчк 22 усилия сжатия задающего органа; второй усилитель

23; пороговый элемент 24; блок 25 управления; третий и четвертый усилители 26 и 27 соответственно; второй и третий ключи 28 и 29 соответственно; источник 30 питания.

Блок управления содержит электродвигатель 31; кулачковый электроконтактный механизм 32, первый и второй фоторезистивные делители 33 и 34 соответственно, источник 35 излучения, контакты 36, Фоторезисторы 37, ре- з5 зисторы 38.

Устройство работает следующим образом.

Воздействуя на рукояткй задающего органа, оператор обеспечивает пере- @ мещения элементов исполнительного органа манипулятора со скоростями, пропорциональными величинам относительны% перемещений элементов задающего органа. Эта информация снимается 45 с блока 1 датчиков положения задающего органа. Полученные сигналы поступают на входы вычислительных блоков

2 и 3, где соответственно по формулам ф К (У сОБ tz+ Y sin 6)

,т Т97=7Р ()

q Кк(Хзсоз Р1 + (з i и 4)

P2s " -(. 2

06

4 вычисляются скорости Y, M> угловых пе1 ° 2 ремещений звеньев исполнительного ор- .

Ъ гана и скорости Е„„В2 линейных изменений длин звеньев исполнительного органа, причем, К„, К - коэффициенты пропорциональностй; Х>, Уэ - координаты задающего органа; Ч, - знаясь чения угловых координат звеньев исполнительного органа; К - подстроечный коэффициент усиления.

Сюда же, на входы блока 2 поступают сигналы с датчиков 12, 13, 16, 17 положения исполнительного органа, а на входы блока 3 - с датчиков 12» 13 положения. Полученные сигналы с выходов блока 2 подаются на приводы 1О, 11 а с выходов блока 3 через ключи

28 и 29 - на приводы 14, 15. Позиционное управление вращением исполнительного органа манипулятора в плечевом шарнире осуществляется сигналом с блока 1 при помощи первого усилителя 5, привода 8 плечевого шарнира и обратной связи от датчика 9 положения плечевого шарнира. Скорость изменения длин звеньев исполнительного органа регулируется оператором, который силой сжатия рукоятки управления, изменяемой посредством датчика 22, задает величину коэффициента усиления К параметрической цепи машины, Сигнал с датчика 22 через усилитель 23 поступает в блок 3, где и используется при вычислении алгоритмов. Величина коэффициента усиления при этом регулируется в соответствии с требованиями к точности и .скорости выполнения производственной операции.

При появлении требования увеличить скорость выполнения операции оператор сжатием пружины обеспечивает включение координат поступательного перемещения, Вызванное им движение звеньев 6, 7 исполнительного органа манипулятора накладывается на движение других звеньев и увеличивает скорость выполнения задания.

При необходимости точной работы манипулятора оператор уменьшает сжатие рукоятки управления, тогда ко" эффициент" К становится близким к нулю.

В этом случае производится управление координатами качания манипулятора.

При появлении необходимости работы только координатами поступательного перемещения для увеличения маневренности, обхода препятствий оператор переводит задающий орган в нулевое

3 10372 положение, тем самым обеспечивает отключение координат качания и автоматическое включение координат поступательного перемещения. В этом случае сигналы на выходах блока 1 равны нулю. Управляющие потенциалы с выходов нуль-органов 18, 19 подаются на входы элемента И 20. Далее управляющий потенциал с выхода элемента k 20 постуйает на вход ключа 21, подклю" 10 чая источник 30 напряжения U на входы . ключей 28 и 30, перебрасывая ключи

28 и 29. С источника 30 снимается напряжение положительной и отрицательной полярности, которое через порого- 15 вый элемент 24 поступает на вход блока 25 управления. Это напряжение запитывает электродвигатель 31 и контактные элементы 36. Механизм 32, вращаемый электродвигателем 31, воз- 20 действует на контактные элементы 36, таким образом, что с их выходов на фоторезистивные делители 33 и 34, состоящие из фоторезисторов 37 и постоянных резисторов 38, последова- 25 тельно поступают импульсы заданных

06 длительности и полярности. Пороговый элемент 24 образует зону нечувстви" тельности по силе сжатия рукоятки задающего органа 1, что приводит к устойчивой работе цепи управления координатами поступательного перемещения, На выход блока 25 поступает сигнал с датчика 22, усиленный усилителем 23.

Оператор сжатием рукоятки изменяет яркость источника 35 света, при этом изменяется величина сопротивления фоторезисторов 37, вследствие чего напряжение на выходах блока 25 будет менять свою величину. Далее управляющие сигналы через усилители 26 и 27 поступают на блок 24 индикации, а через ключи 28 и 29 - на приводы 14, 15 исполнительного органа. Блок 4 индикации содержит четыре транспаранта с подсвечивающими их лампочками, сигнализирующими о выдвижении или вдвижении звеньев 6 и 7.

Применение изобретения за счет использования координат поступательного перемещения позволит расширить функциональные возможности устройства.

1037206

1031206

Составитель Е.Политов

Редактор В.Лазаренко Техред M.Íàäü КорректорВ.Бутяга

Заказ 6008/48 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4