Устройство для управления манипулятором

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании дистанционных колирирующих манипуляторов. В предложенном устройстве за счет введения сумматора и по каждой из трех регулируемых координат усилителя, двух ключей, сумматора и интегратора повышается точность устройства. 2 ил. to ю о 4; о О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 05 В 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авторскому свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3750150/24-24 (22) 01.06.84 (46) 23.04.86. Бюл. Р 15 (72) В.П.Березкин, А.Д.Городецкий и В.Ф.Суслов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 561657, кл. В 25 3 3/04, 1977.

Медведев В.С. Системы управления манипуляционных роботов;М.: Наука, 1978, с. 189-200.

„„SU 1226406 А (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ (57) Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании дистанционных колирирующих манипуляторов. В предложенном устройстве за счет введения сумматора и по каждой из трех регулируемых координат усилителя, двух ключей, сумматора и интегратора повышается точность устройства. 2 ил.

1 1226406 2

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

Цель изобретения — повышение точности уссройства за счет повышения точности компенсации стоимости статических моментов при наличии крена и дифферента основания.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — фрикционная схема блока синусно-косинусных преобразователей и вычислительного блока.

Устройство (фиг. 1) содержит звено 1 плеча, звено 2 предплечья,зве-. но 3 кисти, первую регулируемую коор.динату 4 (качание манипулятора),, вторую регулируемую координату 5 (качание плеча), третью регулируемую коор- >0 динату б (качание предплечья), кoopдинаты 7-10 ротации кисти, качания кисти, ротации захвата, перемещения захвата соответственно, датчики 11 положения, первые сумматоры 12, второй сумматор 13, усилители 14, датчики 15 момента, первые ключи 16, третьи сумматоры 17, вторые ключи 18, блок 19 синусно-косинусных преобра-зователей, вычислительный блок 20, ЗО интеграторы 21.

В блок синусно-косинусных преобра.— зователей (фиг. 2) входят синусные преобразователи 22-24, косинусные преобразователи 25-27, а вычислитель-З5 ный блок имеет сумматоры 28-34 усилители 35-43, блоки 44-52 умножения.

Устройство работает следующим образом.

4G

В исходном положении ключи 16 ра.— зомкнуты, ключи 18 замкнуты, звенья

1 — 3 манипулятора находятся в вертикальном положении. Звено 3 манипулятора статически уравновешено относительно координат 7-10, а силы тяжести звена 3 и неуравновешенных звеньев

1 и 2 создают в координатах 4 вЂ,6 статические моменты, которые с учетом крена и дифферента основания манипулятора описываются следующими выражениями:

М =(Scool. Со 0!, Cos c Consol 5;по! )к

55 „„= Coso(S Do o!. (K„cosoi . оз(6-„„+ o(„, 3+

Ф(Сэ501, Sih c1 Cosot - SIR o < Sill(k )

К ) К1)

° 1K„Sino! „„+ К, Sic (o(„„+o(„,) ); пе з», с(1 (»» С1-пе

+(Coqo(Co@0! оя ok. kiack. Sine(„! и

2 ЛЛ ПР где М„„,,М„,,Ь! — статические моменты в координатах 4 — б качания манипулятора, качания плеча и качания предплечья соответственно: углы крена и дифферента; относительные углы поворота плеча и предплечья манипулятора вокруг осей подвижности координат

4 — 6; весовые коэффициен".

Ql» wo!

Ы Ып„, иып1 ки! и"

2 ты. » t„ц п L„„+0 !" — сила тяжести звеньев 1 — 3 плеча, предплечья и кисти соответственно — расстояние от центра тяжести звена 1 плеча до оси качания звена 1 плеча;

- расстояние от центра тяжести звена 2 предплечья до оси качания звена 2 предплечья;

1.„ и L., — длина звеньев 1 и 2 плеча и предплечья соответственно.

В и"ходном положении согласно выражениям (1) статические моменты в координатх 4 — 6 неуравновешенных звеньев манипулятора зависят только от углов крена и дифферента и имеют вид

М =К, »с(»ki с К ! - 1„, =К Сазс :h ck К Cos ok Соз, 1

i1„, — К 1 osck cos д. (2)

Сигналы датчиков 15 момента, установленных в координатах 4 — 6 неурав повешенных звеньев манипулятора,имеK T вид к»;

= K ! - К К S !ice.

gti »N Dp1 К (! К М - !i (К (.os& $(п4 K os/ Cosh j.

K 1 К К Cosg Cosck, (Ь) 1226406

<(,) 15

AA ПЛ. ((Р

«(К0 +К () );

1 К

К

14 К К ъ

К т К

К

14

«

««„ «, I

50 (6) км где ла

И ОВ„ ()((Л ву — выходные сигналы блока

20.

Т вЂ” — масштабный

3 Ц коэффициент. где К вЂ” коэффициент передачи датам чика 15 момента.

Из выражений (1) следует, что для формирования сигналов компенсации статических моментов с учетом крена и дифферента основания манипулятора в блоки 19 и 20, помимо информации об углах поворота Ы,, Ы„и а координат 4 — 6 манипулятора, необходимо подать информацию зависящую от 10 углов крена и дифферента. Эта информация согласно (1) может иметь вид

U„= К, Я м(((.

О «((C03 р(,З((лс( к

U = К.Соус)-„CosoL где К, — коэффициент передачи.

Формирование сигналов, соответствующих выражениям (4), осуществляется на основе сигналов датчиков 15 момента, описываемых выражениями (3).

Для этого выходы датчиков 15 момента подключаются через ключи 16, сумматоры 17, ключи 18 к входам интеграторов 21, благодаря чему на выходах последних устанавливаются значения сигналов соответствующих сигналам датчиков 15 момента: на перкал вом выходе — сигналу.() „,, на втоЛп Al ром -u на третьем -ц . >м DM

Сигналы с выходов интеграторов

21 поступают на входы усилителей

14 выходные сигналы которых формируются согласно выражениям км

35 "1

Ap AP

3 AP 3 () = К U = К К К СоВо(CoS(2((Р)

Вых3 14 Рм 14 эм (( ъ 3 40 где K К и К вЂ” коэффициенты пе14 редачи усилителей 14 координат.

1 2.

Значения коэффициентов К14, К „ и К устанавливаются исходя из обес14 45 печения равенства соответствующих выражений (4) и (5), т.е.

В этом случае на выходах усилителей 14 устанавливаются сигналы рав- 55 ные

U =; u =u ц -()

Ьы» 2 Вы» 3

1 2 3

После установления на выходах усилителей 14 сигналов, соответствующих выражению (7) по команде оператора размыкаются ключи 18, манипулятор переводится из исходного состояния в рабочее и начинает выполнять задаваемые оператором рабочие операции.

При этом на выходах усилителей 14 удерживаются постоянными (запоминаются) значения .сигналов, соответствующие сигналам датчиков 15 момента при исходном крене и дифференте основания манипулятора.

На основе сигналов ц „„, 0 и

ВЫ«л

О поступающих с выходов усилитеВЬ!Х 3 (ллл ПЛ ,лей 14, а также сигналов Ll „ц

DV

AP и 0 „ поступающих с выходов датчиков

11 положения блоки 19 и 20 формируют ! в процессе работы .манипулятора сигналы компенсации статических моментов; по следующим алгоритмам.

Блок 19 синусно-косинусных преобразователей вырабатывает сигналы: км км

U "=U S; ", u" U С.В "Р (ал РУ ЭУ

Пп пл

A* UD> U „

U =0 Si U =0 Соз — —;

Dv ру (1Л AP РЛ ПР ((A.AP ру РУ 1Л ЛР. Ц2(У Р

+Ц 1 л(( ц = U («io 1 U =u (. os

" (8)

„ка1 пл, Вл Ва,,к(1 1)лл

ПЛ AP

Ь S 3 — выходные сигналы синуснокосинусных преобразователей

22-27;

U — масштаб по напряжению синусS на-косинусных преобразователей 22-27

K — коэффициент передачи датчиDV ков 11 положения.

Блок 20 формирует сигналы компенсации статических моментов:

1225406

ДД О! Р М У Л с

f

1

1О дд-, 17

? Вддg /

Сигнальд с вьдходов блока 20 поступают на первые входы сумматоров 12 и исключают из сигналов датчиков 15 момента, выходы которых соединены с вторыми входами сумматоров 12, состав ляющие сигналов, обусловленные неуравновешенными статическими моментами что обеспечивает компенсацию этих моментов при работе манипулятора, II;

При Окончании работы манипулятора по команде оператора ключи 16 размы1»BIoTcH B. ключи 1 8 замыкаются э Б этОм случае IJI:IJiop?=I инте? рВТороН 21 HoiTIEHD i5

ЧаЮтС:т ЧСВЕЗ ИНВЕРтИР Г?ВЩ??Е ВХОЦЫ суиматоров l 7 к своим Входам, H", вьдхо-. дах интеггаторов 21 устап?Вд?ддраются

77уЛЕВд Ip Зд?а»д х ддг СИ? ?тадтов $ (! ðOIEE ? В ттРИНтг?ЯЕ i HCХОДЧОЕ ОСТОЯЧД)Е 1п и 3 О б р е т е н 17 Я устройство длH yr?pa?;JIB?II II мапддп-,.-лятопом„содержащее по тдажцо?7 их тре..» 25

РЕГУЛИРУЕМЫХ КООРЦД?иат ПЕРВЫЙ СУМт?атОР. ?Дат»п.тК 1„?ОМЕНта 1. датчик Д?ОД?О; (— ния, Выход каждот o -,.?з которьг- соединен с соответстдзуюддд»?7 Входом блока

Сд ди у С 1? О -7» O O It?! y; I тк д? р Е О б О а З О В а т ЕЛО Й,:??т подключенного Вь:;

IreрвогО ключа, выход интегратора первой регулируемой координаты подключен к входу соответствующего усилителя, выхоц интегратора второй регулируемой координаты соединен

-через второй сумматор с Входом соотH pTñTÁу!О?цеГО усилителя ВыхОд интег ратора третьей регулируемой координаты подключен к второму входу второго сумматора и входу соответствудсщего усилителя, .a выход каждого ус длнтеля соединен с соответствующим вторым входом вычислительного блока.

--(;и 7. (-,— -(- Г

А, нч тьддде ?ь сигном1

1 кддм денсаддьти

1226406

Составитель Е.Политов

Редактор Е.Папп Техред И.Попович Корректор М.Пожо

Заказ 2131/46 Тираж 836 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4