Устройство для управления манипулятором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее по первой , второй и третьей регулируемой койрдинате последовательно соединенныё сервоусилитель и привод, связанный с соответствуюпщм датчиком положения , выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя ,о тли чающее ся. тем, что, с целью распюрения;функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения заданного технологического процесса без операции обучения , устройство содержит установлен ные на картотеке источники и приемники излучения, блок сравнения, первый синусный вычислитель, первый и второй источники опорного сигнала, последовательно соединенные второй синусный вычислитель и первый блок деления, а также последовательно включенные сумматор, третий синусньй вычислитель и второй блок деления, ,. второй вход которого через второй синусный вьгаислитель подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго сервоусилителя , соединенного третьим входом с выходом первого источника опорного сигнала, первый вход сумматора подключен к выходу второго г датчика положения, а второй вход к выходу третьего датчика положения и входу первого синусного вычислителя , выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, подключенного выходом к второму входу первого сервоусилителя, третий вход которого , соединен с выходом второго источника опорного сигнала, выходы приемников излучения подключены к х входам блока сравнения, выход кото1 рого соединен с вторым входом третьего сервоусшштеля. ю д

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) . (И) 3(5)) С 05 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ

1 с

;1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3462997/18-24 (22) 02.07.82 (46} 07.04.84. Бюл. Ф 13 (72) Б.И. Морозов и И).Н. Егоров (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М..И. Калинина ! (53) 62-50(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 377230, кл. В 25 J 9/00, 1971

2. Авторское свидетельство СССР

Ó 618278, кл . В 25 J 9/00, 1977 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой кобрдинате последовательно соединенные сервоусилитель ипривод, связанный с соответствуюпрсм датчиком полоГ жения, выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя, отличающееся. тем, что, с целью расширения,функциональных .возможностей за счет обеспечения выполнения заданного технологического процесса без операции обучения, устройство содержит установлен ные на картотеке источники и приемФ ники излучения, блок сравнения, первый синусный вычислитель, первый и второй источники опорного сигнала, последовательно соединенные второй синусный вычислитель и первый блок деления, а также последовательно включенные сумматор, третий синусный вычислитель и второй блок деления, второй вход которого через второй синусный вычислитель подключен к выходу второго датчика положения, а выход — к второму входу второго сервоусилителя, соединенного третьим входом с выходом первого источника опорного сигнала, первый вход сумматора подключен к выходу второго g датчика положения, а второй вход— к выходу третьего датчика положения и входу первого синусного вычислителя, выход. которого соединен с вторым входом первого блока деления, подключенного выходом к второму входу первого сервоусилителя, третий вход которого соединен с выходом второго источника опорного сигнала, выходы приемников излучения подключены к входам блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего сервоусилителя.

1 1084

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании манипуляторов для роботовокрасчиков., Известно устройство для управления манипуляторами, содержащее пульт управления и по каждой регулируемой координате сервоусилитель, привод и датчик положения, которое работает только по жесткой программе f1) . .10

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой координате последовательно соединенные соответствующие сервоусилитель и привод, связанный с соответствующим датчиком положения, выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя j2) .

Недостатками известного устройст- 20 ва являются необходимость обучения робота и записи программы в память, что снижает производительность робота при мелкосерийном производстве и требует большого объема па-, 25 мяти для записи траектории при его обучении.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выполнения заданного технологического процесса без операции обучения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой координате последовательно соединенные соответствуюпр е сервоусилитель и привод, связанный с соответствующим датчиком положения, выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя, введены установленные на каретке источники и приемники излучения, блок сравнения, первый синусный вычислитель, первый и второй источники опорного сигнала, последовательно соединенные второй синусный вычислитель и первый блок деления, а также последовательно включенные сумматор, третий синусный вычислитель и второй блок деления,. второй вход которого через второй синусный вычислитель подключен к выходу второго датчика положения, а выход — к второму входу второго сервоусилителя, соединенного третьим входом с выходом первого источника опорного сигнала, первый вход сумматора под30

726 ключен к выходу второго датчика положения, а второй вход — к выходу третьего датчика положения и входу первого синусного вычислителя, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, подключенного выходом к второму входу первого сервоусилителя, третий вход которого соединен с выходом второго источника опорного сигнала, выходы приемников излучения подключены к входам блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего сервоусилителя.

На фиг. 1 приведена кинематическая схема манипулятора; на фиг. 2— функциональная схема устройства.

На фиг. 1 указаны Х, Y, Z — оси координат, ОА, АВ и BD — звенья манипулятора;Я, Ц>,(з - углы поворота звеньев; mn — траектория перемещения; Vp„ V „ ЧВЬ вЂ” векторы ско- ростей соответствующих точек.

Устройство содержит источники 1 излучения, приемники 2 излучения, каретку 3, блок 4 сравнения, первый и второй источники 5 и 6 опорного сигнала соответственно, первый привод 7, первый датчик 8 положения, первый сервоусилитель 9, второй привод 10, второй датчик 11.положения, второй сервоусилитель 12, третий привод 13, третий датчик 14 положения, третий сервоусилитель 15, первый и второй синусные вычислители

16 и 17 соответственно, сумматор 18, третий синусный преобразователь 19, первый и второй блоки 20 и 21 делителя, поверхность 22 изделия.

Устройство работает следующим образом.

При работе манипулятора должны выполняться следующие условия: точка

В должна двигаться по траектории, совпадающей с направлением поверхности 22, звено BD (рабочий инструмент) должно двигаться,- оставаясь перпендикулярным к траектории движения, линейная скорость точки В - V долж9 на быть постоянна и равна V ö .

Пусть манипулятор движется в плоскости ХО по траектории XOZ со скоростью Vs, При этом скорость "гочки В геометрически складывается из скорости точки А и скорости точки В в ее вращательном движении вместе со звеном АВ

Зф «ВфВ

8 Ь ЭЬ

1084726 сво- à (1,- а„ц, =К U

О. имеем о> Ч7 !292 2 г а а =K U

О7 Ч,+а„ЧЗ=К, Ц, ° ° .

01 02 . 03

Vp =4)« f =( где М„- угловая скорость вращения звена ОА; — длина звена ОА; (t — угол между звеном ОА и осью ОХ.

Скорость движения точки В относительно точки А

ss ац ая

Uz цэ

Подставим (5) и (6) в (7), полуI

Ч8А (,) Х, (У2 " 1, (2) 15 чим ад7 а1 sin Ч7 для

У („ + ° А первого звена (8) где u — угловая скорость вращения звена АВ; — длина звена АВ;

٠— угол между звеном АВ и на- 20 правлением звена ОА.

Отсчет углов Qi Ц> (f 5 Ведется от исходного положения майипулятора, когда его звенья вытуняты .вдоль оси ОХ. 25

Из геометрических соотношений можно определить, что а 02 < g2 А з 1п (7 + 7)

П = gpss+ +— А

К, К, sin Cp второго звена.

Под действием напряжений Ui u U которые формируются в источниках

5 и 6 опорного напряжения и подаются на сервоусилители 9 и 12, начинают двигаться первая и вторая координаты, В результате каретка 1 будет перемещаться, например, сверху вниз.

Положение каретки 1 относительно рабочей поверхности 22 поддерживается неизменным за счет сигналов, сни:маемых с выходов приемников 2. Сигналы с выходов приемников 2 подаются на блок 4 сравнения. При появлении разности сигналов на выходе блока 4 привод 13 начинает. отрабатывать рассогласование между приемниками 2, поворачивая каретку 1 до тех пор> пока разность сигналов на выходе блока 4 не станет равной нулю.

При вращении привода 13 изменяется и сигнал с датчика 4 положения пропорционально углу поворота <р каретки 1. Этот сигнал через вычислитель 16 sin(g подается на вход первого блока 20 деления. (3) з (Ч + Ч7)

В4 0 sin Cp

Подставляя значения VA и Ve),в (1) и (2), получаем

30 (4) 35

s in (1 7

81ПМ2

sin (Cpq + (1 7)

$1пч2 (Чь

У7 (5) VS (6) 40 из (5) и (6) следует, что для движения рабочего инструмента по траектории mn co скоростью ЧВ необходимо задать начальные углы (17 и(В 0

1О поместить точку B (рабочий инстру- 45 мент) перпендикулярно траектории движения mn (таким образом. определить угол (В ) и поддерживать перпендикулярность рабочего инструмента при дальнейшем движении по траектории, 50

/ автоматически вращая звено ОА со скоростью ф, а звено АВ со скоростью (71 ° ,Структурная схема устройства управления может быть получена as 55 приближенных уравнений, списывающих многокоординатный манипулятор как объект управления, а именно

Одновременно с вращением привода

13 .вращается и привод 10 и с его датчика 11 положения .через вычислитель 17 на второй вход блока 20 деления подается значение sin<)

2 сигнал с выхода блока 20 подается на

-вход сервоусилителя привода 7, ко- торый будет. отрабатывать сигнал, вызванный изменением угла поворота фВ кареткой 1.

Звено ОА имеет одну степень боды — вращение вокруг шарнира .Следовательно, для скорости V

4 для первой координаты (7

/ для второй координаты

l для третьей координаты

) коэффициент коэффициент задающее воздействие на входе объекта управления; коэффициенты.

1084 726

С вращением привода 7 вращается и привод 10, который .отрабатывает сигнал, подаваемый на его вход с выхода второго блока 21 деления. На вход блока 21 с выхода вычислителя

17 подается сигнал,. пропорциональный

o.in >, а на второй вход блока 21 подается сигнал, пропорциональный синусу суммы углов <ф + ф который снимается с выхода вычислителя 19 суммы двух углов.

Отрабатывая рассогласование по описанному. выше. алгоритму, приводы

7 и 10 перемещают каретку 1 по кон- туру поверхности 22, так, что положение рабочего инструмента относи-! тельно этой .поверхности остается все время перпендикулярным.

Применение, изобретения позволит за счет исключения операции обуче ния расширить функциональные возможности манипулятора.

1084726

Qve. Г

Составитель Г. Нефедова

Редактор С.Квятковская Техред- A.Âàáèíåö Корректор В. Синицкая

Заказ 1996/40 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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