Устройство для управления манипулятором

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее задатчик сигналов, блоки управления, восемь последовательно соединенных двигателей и редукторов, причем выход1ше валы первого, пятого и восьмого редукторов механически связаны соответственно с первым, вторым и третьим датчиками положения, а выходы первого и третьего датчиков положения соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого блоков управления, отличающ е е с я тем, что, с целью упроще; гася устройства, оно содержит вычислительный блок, восемь усилителей мощности, три сумматора и инвертор, выходы первого, второго и третьего датчиков положения соединены с соответствующими входами вычислительного блока, первый выход которого соединен с вторым входом второго блока управления, а второй выход - с вторым входом третьего блока управления, входы двигателей соединены с выходами соответствукящлс усилителей мощности , вторые входы первого и четвертого блоков управления соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика сигналов, а также с первым и вторым входами третьего сумматора, а выходы - с входами первого и восьмого усилителей мощности, первые входы второго и третьего блоков управления соединены соответственно с выходом третьего сумматора и третьим выходом задатчика сигналов, выход второго блока управления соединен с входами третьего и седьмого усилителей мощности, с первым входом первого сумматора и входом инвертора, выход которого соединен с входами второго и шестого усилителей мощности и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выхосл дом третьего блока управления и вторым входом первого сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с входами четвертого и пятого усилителей мощности. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что вычислительньй блок содержит последовательэ но соединенные четвертый сумматор, 3D масштабньй усилитель и пятый суммаэ U1 J тор, причем первый, второй и третий входы вычислительного блока подключ:ены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматс а и i второму входу пятого сзгмматора, а t первый и второй выходы - к выходам четвертого и пятого сумматоров. 3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок управления содержит дифференциатор и последовательно соединенные шестой сумматор, регулятор полсясения, седьмой сумматор и регулятор скорости.

54 А

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (! !) 4(5!) С 05 В 11/00 ф с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ н автоеаноМм еаиДЕтВЪСтВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО ДЕЛА@ ИВОВРЕТЕНИЙ V ОТНРЫТИй (21) 3596151/24-24 (22) 31 05.83 (46) 07.07.85. Бюл. В 25 (72) А.А.Жарков, С.А.Исаков, П.Н.Винокуров и IO.À.Çàãîðñêèé (53) 62-50 (088.8)

: (56) 1.Кулешов В.С. и др. Динамика систем управления манипуляторами.

М., "Энергия", 1971, И 1-6, рис.1-22.

2.Авторское свидетельство СССР

В 510361, кл. В 25 J 9/00, 1976 (прототип). (54)(52) 1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее задатчик сигналов, блоки управления, восемь последовательно соединенных двигателей и редукторов, причем выходные валы первого, пятого и восьмого редукторов механически связаны соответственно с первым, вторым и трегьимдатчиками положения,а выходы первого и третьего датчиков положения соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого блоков управления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит вычислительный блок, восемь усилителей мощности, три сумматора и инвертор, выходы первого, второго и третьего

: датчиков положения соединены с соответствующими входами вычислительного . блока, первый выход которого соединен с вторым входом второго блока управления, а второй выход — с вторым входом третьего блока управления, входы двигателей соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, вторые входы первого и четвертого блоков управления соединены соответственно с цервым и вторым выходами задатчика сигналов, а также с первым и вторым входами третьего сумматора, а выходы — с входами первого и восьмого усилителей мощности, первые входы второго и третьего блоков управления соединены соответственно с выходом третьего сумматора и третьим выходом задатчика сигналов, выход второго блока управления сое1 динен с входами третьего и седьмого усилителей мощности, с первым входом первого сумматора и входом инвертора, выход которого соединен с входами второго и шестого усилителей мощности и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блоха управления и втоI рым входом первого сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с входами четвертого и пятого усилителей мощности.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные четвертый сумматор, масштабный усилитель и пятый сумматор, причем первый, второй и третий входы вычислительного блока подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора и второму входу пятого сумматора, а первый и второй выходы — к выходам четвертого и пятого сумматоров.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит дифференциатор и последовательно соединенные шестой

4 сумматор, регулятор положения, седьмрй. сумматор и регулятор скорости, 1166054

30 выход которого подключен к выходу блока управления, выход дифференциа° тора соединен с вторым входом седьмого сумматора, а вход — с первыми

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано

Ф при создании робототехнических систем различного назначения на основе, манипуляторов с ромбическими эвеньямне

Известно устройство для управления манипулятором, представляющее собой следящий привод, исполнительный двигатель, датчик положения которого установлен на органе манипулирования 1 3.

Однако зто устройство не обеспечивает управления манипулятором с ромбообразными звеньями.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство.для управления манипулятором, содержащее задающее устройство, соединенные с ним регистр координаты и регистр адреса, выход которого соединен с дешифратором, выходы регистра координат соединены с входами преобразователей код " фаза, выходы которых соединены с соответствующими последовательно соединенными узлом управления и активными узлами вращения, причем выход активного узла вращения соединен со вторым входом узла управления Г23.

Использование замкнутой по положению системы автоматического регулирования для управления каждым исполнительным двигателем ромбического манипулятора приводит. к значительному усложнению устройства управления манипулятором.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления манипулятором, содержащее задатчик сигналов, четыре блока управления, восемь последовательно соединенных двигателей и редукторов, причем выходные валы первого, пятого и восьвходами блока управления и шестого сумматора, подключенного вторым входом к соответствующему входу блока управления. мого редукторов механически связаны соответственно с первым, вторым и третьим датчиками положения, а выходы первого и третьего датчиков положения соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого блоков управления, дополнительно введены вычислительный блок, восемь усилителей мощности, три сумматора и инвертор, выходы первого, второго и третьего датчиков положения соединены с соответствующими входами вычислительного блока,.первый вьиад которого соединен с вторым входом второго блока управления, а второй вход — с вторым входом третьего блока управления, входы двигателей соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, вторые входы первого и четвертого блоков управления соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика сигналов, а также с первым и вторым входами третьего сумматора, а выхо- . ды — с входами первого и восьмого усилителей мощности, первые входы второго и третьего блоков управления соединены соответственно с выходом третьего сумматора и третьим выходом задатчика сигналов, выход второго блока управления соединен с входами третьего и седьмого усилителей мощности, с первым входом первого сумматора и входом инвертора, выход которого соединен с входами второго и шестого усилителей мощности и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блока управления и вторым входом первого сумматора, выходы первого и второго сумматора соединены соответственно с входами четвертого и пятого усилителей мощности.

Вычислительный блок содержит последовательно соединенные четвертый сумматор, масштабный усилитель и пя1166054 4 тый сумматор, причем первый, второй инвертор 29, второй сумматор 30, и третий входы вычислительного блока блоки 3 1-34 установления третий сумподключены соответственно к первому . матор 35, вычислительный блок 36 и и второму входам четвертого суммато- задатчик 37 сигналов ° ра и второму входу пятого сумматора, 5 Вычислительный блок 36 содержит . а первый и второй выходы — к входам четвертый сумматор 38, масштабный четвертого и пятого сумматоров. усилитель 39, пятый сумматор 40 °

Блок управления содержит дифферен- Блоки 31-34 управления содержат циатор и последовательно соединенные шестой сумматор 41, регулятор 42 шестой сумматор, регулятор положения, 10 полсжения, седьмой сумматор 43 регуф Э 9 седьмои сумматор и регулятор скорос- лятор 44 скорости, дифференциатор 45. ти, выход которого подключен к выхо- Устройство работает следующим ду блока управления, выход дифферен- образом. цнатора соединен с вторым входом Углы Ч„и Ч одноэ начно определяв седьмого сумматора, а вход — с пер- 15 an положейие выходного органа (т.А, выми входами блока управления и шес- фиг. 2) однозвенного манипулятора того сумматора, подключенного вто- в плоскости XOY . Угол "раскрьггия" рым входом к ооответствующему входу ромбического звена

+ 1 В определяется в сумматоре 35. ф . пр дставлена блок-схе- 20 Блок 36 определяет угол т поворома уст ойств у ройства управления манипулято-,та оси вращения выходного органа. тд ром; на фиг. 2 — расположение испол- Величина т определяется по Форнительных двигателей в ромбическом муле .звене; на фиг. 3 — блок-схема вычисл ительного блока; на фиг. 4 - блок -ч

25 < 5 схема блока управления.

Ч+ УЧ, 1 в

2 2

При этом приняты следующие обозна. чения:

Заданные значения геометрических „- угол при верине ромбическо« паРаметРов Ромбического звена е(1 го звена ме у осью ор инат и осью в и У поступают на входы соответправого модуля;

ЗО ствующих блоков 31, 33 и 34 управлеУ вЂ” угол при вершине ромбического звена между осью ординат и осью

) левого модуля;

В блоке 31 управления (фиг. 3) на

„- угол "раскрытия" ромбическо- сумматоре 41 определяется сигнал го звена — угол между осями левого 35 ошибки системы (о 1 — Ч1), который и правого модуля; усиливается в регуляторе 42 положен - уг хл поворота оси вращения ния и затем сравнивается с определя" выходного органа ромбического звена; емым дифференциатором 45, сигналом 5- угол при основании ромбичес- скоРости изменения выходного сигна) кого звена между осью вращения ром- 4о ла Ч, на сумматоре 43. Выходной сигбического звена иосьюлевого модуля; - нал сумматора 43 fk(g — y ) - К-Ч

1 ° - „-И13 ,(в к Р требуемые значения ноступаег на пропорционально-интегеометрических параме:ров ромбическо- гРальный РегУлЯтоР 44 скоРос™, выРаго звена соответственно Ч„; Ч и а ы ающий УправлЯющее воздействие, усиленное в усилителе 20 мощности, Щ-Р8 — исполнительные двигатели. на исполнительный двигатель 1.

ycTpoffcTBo управления ромбичес- . Управляющее воздействие изменяет ким манипулятором, который может Угол 1. Ромбическог звена что прибыть построен из нескольких ромбы- водит к изменению положениЯ выхоД" ческих звеньев, состоит Hs иденткч- ного оРгана Ромбического манипулЯSO ных устройств управления ромбическими звеньями.

Работа каналов по углам Ч и э вЧ аналогична вышеописанной.

Устройство авле упр ения однозвенным При равенстве абсолютных значений манипулятором содержит исполнитель- 55 „ и Ч и одинаковом изменении заданые двигатели 1-8 ь редукторы 9-16, ющих воздействий ю и а происходит датчики 17-19 положения сипит

1 В

20-27 мо перемещение выходного органа манипщности, первый сумматор 28, лятора вдоль оси сипит У1166054

Значение требуемого .угла "раскрытия" М, определяемого на сумматоре 35, поступает на вход блока 32 управления, заданные значения о „ и а поступают соответственно на вход блоков 31 и 34 управления °

Управление по Ч, происходит аналогично управлению по Ч . .Отличие за1 ключается в том, что управляющий сигнал с выхода блока 32 управления управляет исполнительными двигателями

2-7.

Для создания усилия, изменяющего геометрию ромбического звенЬ, двигатели 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 должны иметь противоположно направленные моменты на своих выходных валах, т.е. напряжения, поступающие на эти двигатели, должны быть разнополярными.

Данное условие выполняется за счет инвертирования инвертором 29 управляющего напряжения с выхода блока 32 управления, поступающего на исполнительные двигатели 2, 5 и 6.

Поворот выходного органа вокруг точки 0 осуществляется при изменении углов 9„ и Ч, но постоянном угле

"раскрытия" . В этом случае происходит управление по (и 9 обес1 В печивающее достижение требуемых эна чений Ы и, управление по М обеспечивает постоянство Ч, . Управление углом ч поворота оси вращения выходного органа осуществляется блоком 33 управления. Значение у тре-, 10 буемого угла повОрота поступает на вход блока 33 управления. Напряжение с выхода блока 33 управления через сумматоры 28 и 30 управляет исполнительными двигателями 4 и 5, обеспе15 чивающими поворот оси вращения выходного органа манипулятора.

Сумматоры 28 и 30 позволяют использовать исполнительные двигатели

4 и 5 как при повороте оси вращения, 20,так и при перемещении выходного органа манипулятора за счет суммирования управляющих сигналов с блоков 32 и 33 управления.

Такое построение устройства управ25 ления манипулятором позволяет при сохранении функциональных возможностей значительно его упростить за счет сокращения количества используемых датчиков и блоков управления.

1166054

ll66054

Составитель Е.Политов

Редактор Т.Кугрывева Техред С.Иовзий Корректор Е.Сирохман .

° \

Заказ 4307/41 Тиржк 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

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