Устройство для управления манипулятором
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее первый привод, связанный через первый датчик момента с первым датчиком положения , выход которого соединен с первым входом сумматора, йторой привод , связанный через второй датчик момента с вторым датчиком положения, подключенным выходом к второму входу сумматора, выход первого датчика момента соединен с первым входом первого нелинейного элемента, подключенного выходом к входам блока астатического управления и первого привода, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит установленный на схвате исполнительного органа тактильный датчик, логический блок и последовательно соединенные второй нелинейный элемент и ключ, второй вход которого подключен к выходу второго датчика момента, а выход - к второму входу первого нелинейного элемента, соединенного выходом с первым входом логического блока, второй вход которо- g го подключен к выходу второго нелиКЛ нейного элемента, третий вход - к выходу сумматора, четвертый вход к выходу тактильного датчика, а выход - к входу второго привода, выход блока астатического управления соединен с входом второго нелинейного элемента. эо Ot)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(Ц) 6 05 В 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3584036/18-2 4 (22) 20 ° 04 ° 83 (46) 07.07.84. Вюл. Р 25 (72) И.Н.Егоров, Н.А.Новикова и A.Г.Рябов (71) Владимирский политехнический институт (53) 62-50(088 ° 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР
9 553101, кл. В 25 J 1/00, 1965.
2. Егоров И.Н. и др. Проектирование следящих систем двустороннего действия. М., "Машиностроение", 1980,с. 246-254 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛя УПРАВЛеНИЯ
МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее первый привод, связанный через первый датчик момента с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй привод,связанный через второй датчик момента = вторым датчиком положения, подключенным выходом к второму входу сумматора, выход первого датчика
„.,Я0„„1101786 А момента соединен с первым входом первого нелинейного элемента, подключенного выходом к входам блока астатического управления и первого привода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит установленный на схвате исполнительного органа тактильный датчик, логический блок и последовательно соединенные второй нелинейный элемент и ключ, второй вход которого подключен к выходу второго датчика момента, а выход - к второму входу первого нелинейного элемента, соединенного выходом с первым входом логического блока, второй вход которо- Е го подключен к выходу второго нелинейного элемента, третий вход - к выходу сумматора, четвертый входк выходу тактильного датчика, а выход - к входу второго привода, выход блока астатического управления Я соединен с входом второго нелинейного элемента.
1101786
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных копирующих манипуляторов.
Известно устройство для управления манипулятором, содержащее на задающем и исполнительном органах датчики положения и нагрузки, усилитель и привод (1).
Однако оно не обеспечивает отражения на задающем органе на10 грузок, действующих на исполнительном органе.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее первый привод 15 связанный через первый датчик момента с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй привод, связанный через второй датчик момента с вторым датчиком положения, подключенным выходом к второму входу сумматора, выход первого датчика момента соединен с первым входом первого нелинейного элемента, под- 25 ключенного выходом к входам блока астатического управления и первого привода Г2).
Известное устройство обладает свойством активного отражения усилия и изменения величины усилия исполнительного органа, но оно позволяет дозировать усилие исполнительного органа в зависимости лишь от знака и величины моментов, действующих на задающей и исполнительной сторонах, не учитывая таких важных динамических параметров манипулятора, как скорость исполнительного органа и вз аимодействие исполнительного органа с объектом манипули- 40 рования, что снижает быстродействие и точность работы всей системы в целом.
Цель изобретения является повышение быстродействия и точности уст- 45 ройства.
Цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый . привод, связанный через первый датчик момен- та с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй привод, связ анный через второй датчик момента с вторым датчиком положения, подключенным выходом к втоРому входу умматора, вы- 55 ход первого датчика момента соединен с первым входом первого нелинейного элемента, подключенного выходом к входам блока астатического управления и первого привода," введены установленный на схвате исполнительного ор- 60 гана тактильный датчик, логический блок и последовательно соединенные второй нелинейный элемент и ключ, второй вход которого подключен к выходу второго датчика момента, à б5 выход - к второму входу первого нелинейного элемента, соединенного выходом с первым входом логического блока, второй вход которого подключен к выходу второго нелинейного элемента, третий вход — к выходу сумматора, четвертый вход - к выходу тактильного датчика, а выход - к входу второго привода, выход блока астатического управления соединен с входом второго нелинейного элемента.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит задающий орган 1, первый датчик 2 момента, первый привод 3, первый датчик 4 положения, сумматор 5, первый нелинейный элемент б, блок 7 астатического управления, второй нелинейный элемент 8, логический блок 9, второй привод 10, второй датчик 11 момента, исполнительный орган 12, тактильный датчик 13, второй датчик
14 положения и ключ 15.
Устройство работает следующим образом.
Нелинейный элемент б реализует зависимость
Е,9 6,7 6,9 коэ ффициент пропорциональности сигналы функциональных блоков; индекс блока-датчика; индекс блока-приемника.
15 работает в режиме где KU вЭ, если 0 =0;
Э,И если 08154.О элемент 8 реализует
Н ели ней ный з ави симость
О, ecw(V +(c)V" <
U "-0 е,в в,Ю U если (О 1 >10 где U - зона малых скоростей °
Режим работы. логического блока 9 определяется выражением
0, если
0 IJ8 . если е,ю
0В9
U л0, 4
0В90 и 0 ФО; (31
0 0HU 0, В,9 Я,9 где U ° ° - сигналы соответствующих
1,j функциональных блоков; индекс блока-датчика;
- индекс блока-приемника.
Сигнал U< с датчика 2 момента задающего орлеана 1 поступает на нелинейный элемент б и далее через
1101786
Составитель Г. Нефедова
Техред И.Асталош Корректор А. Дзятко
Редактор P.Öèöèêà
° Ю
Заказ 4765/31 Тираж 842 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Óæãîðîä, ул. Проектная, 4 блок 7 астатического управления на нелинейный элемент 8. При значении сигнала U g, пропорционального скорости задающего органа 1, меньшем наперед заданного значения V, определяющего зону малых ф скоростей, сигнал на выходе нелинейного элемента 8 отсутствует, и блок 9 подключает вход привода 10 исполнительного органа к выходу нелинейного элемента 6, при наличии сигнала на управляющем входе блока 9 с выхода датчика 13 или сумматор 5 при отсутствии на управляющем входе блока 9 сигнала с выхода датчика 13. В то же 15 время выход датчика 11 момента исполнительного органа подключается к входу нелинейного элемента 6, так как сигнал на выходе нелинейного элемента 8 имеет нулевое gp значение, и ключ 15 не срабатывает. При этом привод 10.исполнительного органа 12 оказывается зам- кнутым либо по усилию, либо по положению .
Одновременно на привод 3 задающего органа 1 поступает сигнал с нелинейного элемента 6, значение. которого определяется выражением (1) в зависимости от знака и неличины сигналов U и Ц - с датчика 2 момента задающего органа 1 и датчика 11 момента исполнительного органа 12, при этом оператор ощущает:,, лишь противодействующее усилие нагруз ки.
Если же значение сигнала U
I с выхода блока 7 астатического управления превысит по абсолютному значению величину U, то согласно выражению (31 на выходе нелинейного 40 элемента 8 появится сигнал, равный по величине сигналу с блока 7, который поступает на вход ключа 15, вызывая .его срабатывание и разрывая тем садним цепь обратной связи ис- 45 палнительной систеьи по моменту.
Одновременно сигнал с нелинейного элемента 8 поступает на вход блока 9, который подключает вход привода 10 исполнительного органа 12 через нелинейный элемент 8 к выходу блока 7 астатического управления, реализуя алгоритм управления приводом 10 исполнительного органа 12 по вектору скорости.
При этом на привод 3 задающего органа 1 поступает лишь сигнал с датчика 2 момента, пропорциональный моменту, развиваемому оператором на задающем органе 1, и оператор не опуощущает усилий на задающем органе.
Таким образом, при глобальных перемещениях исполнительного органа 12 или при работе в свободной зоне оператор управляет скоростью перемещения исполнительного органа, 12, не ощущая усилий, действующих на исполнительный орган 12 со стороны нагрузки. При подходе к зоне работы непосредственно с объектом манипулирования и снижения скорости исполнительного органа 12 ниже наперед заданного значения U+ происходит автоматическое переключение устройства с алгоритма управления скоростью исполнительного органа 12 на алгоритм управления положением исполнительного органа 12, и оператор ощущает на задающем органе 1 усилия, действующие на исполнитель- . ный орган 12 со стороны нагрузки.
При выходе на границу свободной эоны . манипулирования, т.е. при жестком контакте исполнительного органа 12 с объектом манипулирования жестким упором, либо каким другим препятствием осуществляется автоматическое переключение устройства на алгоритм управления приводом 10 исполнительного органа 12 по вектору силы, и оператор ощущает на задающем органе 1 противодействующие усилия нагрузки,,действукщие на исполнительный орган 12.
Применение изобретения позволит повысить. производительность и эффективность работы манипулятора путем повышения быстродействия и точности устройства.
