Устройство для управления дистанционным манипулятором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ даСТАНЦИОННЫМ МАНИПУЛЯТОРОМ по авт. св. № 582960, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем снижения физических нагрузок на оператора, оно содержит последовательно соединенные первьй нелинейный блок, дифференциатор , второй нелинейный блок, блок выборки и хранения и блок умножения, через который выход датчика давления подключен к первому входу первого сумматора, a вход первого нелинейного блока соединен с выходом датчика давления. (Л со ел to со

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

COI

РЕСПУБЛИК у G 05 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 582960 (21) 3561048/18-24 (22) 10.03.83 (46) 30.05.84. Бюл. Ф 20 (72) В.П. Березкин, Е.Н. Еремов, Л.М. Левшин.и В.Ф. Суслов (53) 62-50(088.8)

{56) 1. Авторское свидетельство СССР

IIII 582960, кл. с 05 В 11/00, 1976 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДИСТАНЦИОННЬК МАНИПУЛЯТОРОМ по авт., SU„,1095129 А св. К- 582960, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем снижения физических нагрузок на оператора, оно содержит последовательно соединенные первый нелинейный блок, дифференциатор, второй нелинейный блок, блок выборки и хранения и блок умножения, через который выход датчика давления .подключен к первому входу первого сумматора, а вход первого нелинейного блока соединен с выходом датчика давления.

1095129

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных манипуляторов. По основному авт.св. 15I 582960 известно устройство для управления 5 дистанционным манипулятором, содержащее последовательно соединенные элек- тропривод, упругий элемент и датчик момента, датчик угла задающего органа, последовательно соединенные первый сумматор, усилитель, электрогидроусилитель, гидропривод и датчик давления, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, а также последовательно соединенные датчик угла исполнительного органа и второй сумматор, выход которого через последовательно соединенные электропривод и датчик угла задающего органа подключен к второму входу второго сумматора, второй выход гидропривода соединен с входом датчика угла исполнительного органа, а выход датчика момента подключен к второму входу первого сумматора f1 $

Это устройство позволяет выполнять рабочие операции с объектами, на движение которых наложены внешние механические связи, без заклинивания исполнительного органа и поломки объекта, Однако выполнение операций со свободными объектами, целью которых является транспортировка и удержание этих объектов в желаемьм точках обслуживаемой исполнительным органом зон, за- 35 труднено постоянно присутствующими значительными физическими нагрузками на оператора, связанными с наличием противодействующих оператору моментов, развиваемых задающим органом и обус- 40 ловленных массой этих объектов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем снижения физических нагрузок на оператора. 45

Поставленная цель достигается тем, что в устройство; содержащее последовательно соединенные электропривод, упругий элемент и датчик момента, датчик угла задающего органа, последовательно соединенные первый сумматор, усилителЬ, электрогидроусилитель, гидропривод и датчик давления, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, а также последовательно соединенные датчик угла исполнительного органа и второй сумматор, выход которого через последовательно соединенные электропривод и датчик угла задающего органа подключен к второму входу второго сумматора, второй выход гидропривода соединен с входом датчика угла исполнительного органа, а выход датчика момента подключен к второму входу перного сумматора, введены последовательно соединенные первый нелинейный блок, дифференциатор, второй нелинейный блок, блок выборки и хранения и блок умножения, через который выход датчика давления подключен к первому входу первого сумматора, а вход первого нелинейного блока соединен с выходом датчика давления.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит упругий элемент 1, датчик 2 момента, первый cóìматор 3, усилитель 4, электрогидроусилитель 5, гидропривод 6, датчик

7 угла исполнительного органа, второй сумматор 8, электропривод 9, оператор 10, первый нелинейный, блок

11, дифференциатор 12, второй нелинейный блок 13, блок 14 выборки и хранения, блок 15 умножения, датчик

16 давления, датчик 17 угла задающего органа, нагрузку 18.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства основана на различии величин скорости изменения.моментов при выполнении манипулятором операций с объектами, имеющими внеш- ние механические связи, и с объектами без этих связей. Так при работе со свободными объектами максимальная величина (— ) (скорости изменения

АМ rn

d% max момента, деиствующего на гидропривод 6) не превышает значения где о„, „„- максимальное значение угловой скорости выходного вала гидропривода 6;

1 — длина i-го звена;

Даx»

P — грузоподъемность манипулятора. об

Выполнение операций с объектами, имеющими внешнюю механическую связь,, сопровождается резкими изменениями момента М„р . Значения скорости изменения момента М <> и его сигналааналога с датчика 16 давления пропорциональны жесткости механической связи и жесткости механической харак1095 теристики гидропривода 6 и на один два порядка превышают значение, определяемое выражением (1).

Исключением является величина скорости изменения момента М„„, обуслов- 5 ленная преодолением гидроприводом 6 момента сухого трения.

Вводимые в устройство блоки 11-15 регулируют коэффициент передачи сигнала с датчика 16 давления на второй 10 вход первого сумматора 3.

Регулирующим сигналом является положительный сигнал, подаваемый на первый вход блока 15 умножения, который равен нулю при выполнении манипу- 15 лятором операций со свободным объектом и отличен от нуля при работе с объектом, имеющим внешнюю механическую связь.

Сигнал, пропорциональный скорости 20 ам,„ изменения момента:. П, вырабатывасК, ется дифференциатором 12. Нелинейные блоки 11 и 13 реализуют функции динамического нелинейного звена типа

"зона нечувствительности . Ширина зоны для блока 11 пропорциональна значению момента сухого трения, т.е.

5-15Х от максимального момента гидро". привода 6, а для блока 13 — значению,З0 пропорциональному величине, определенной по формуле (1) или подобранной экспериментально.

Таким образом, в правильно отрегулированном устройстве сигнал второго нелинейного блока 13 может быть отличен от нуля только при выполнении операций с объектами, имеющими внешние связи.

Блок 14 работает в двух режимах . 40 выборки и хранения. При возрастании входного сигнала он отслеживается выходным, а при его уменьшении блок

14 переходит в режим хранения и запоминает предыдущее максимальное значе-45 ние входного сигнала на время 0 5-2 с, Нелинейный закон детектирования позволяет получить почти постоянный сигнал управления коэффициентом передачи блока 15 умножения по его перво- 0 му входу даже при однократных резких изменениях сигнала со второго нелинейного блока 13.

В процессе работы с объектами,имеющими внешнюю связь, при силовом воз-55

129 4 действии оператора 10 на упругий эле мент 1, угол закрутки которого замеряется датчиком 2 момента, вырабатывается сигнал, пропорциональный сило-. вому воздействию оператора 10. Этот сигнал поступает на первый вход первого сумматора 3. На второй вход первого сумматора 3 поступает сигнал с датчика 16 давления через блок !5 умножения, так как при первом же резком изменении сигнала с датчика

16 давления, превышающем зону нечувствительности второго нелинейного блока 13, на первом входе блока 15 умножения появится положительный сигнал. Разностный сигнал с первого сумматора 3 подается через усилитель 4 и электрогидроусилитель 5 на гидропривод 6. Выходной вал гидропривода 6 при этом перемещается со скоростью, пропорциональной разности силового воздействия оператора 10 и нагрузки (объекта) 18. В этом режиме работы оператор 10 ощущает силовое воздействие нагрузки (объекта) 18, что совершенно необходимо при выполнении операций с объектами, имеющими внешние связи. Электропривод 9 осуществляет снижение своего выходного вала за положением выходного вала гидропривода 6 по сигналу со второго сумматора 8. Информация о положениях выходных валов гидропривода 6 и электропривода 9 снимается соответственно с датчиков 7 и 17.исполнительного и задающего органов.

При выполнении операций со свобод ным объектом изменения сигнала датчика 16 давления, выделенные дифференциатором 12, не превышают эоны нечувствительности второго нелинейного блока 13. Сигнал на первом входе блока 15 умножения и его выходе равен нулю независимо от его величины на втором входе, т.е. независимо от величины сигнала датчика l6 давления аналога момента, действующего на гидропривод 6 от нагрузки (объекта) 18.

В этом режиме работы оператор не будет чувствовать массу объекта и выполнение операции со свободным объектом потребует от него минимальных физических нагрузок.

BHHHIIH Заказ 3595/28 Тираж 842 По пнсное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уи.Проектная,4 и Н