Устройство управления усилием схвата манипулятора

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в манипуляторах различного назначения . Устройство позволяет обеспечить на схвате манипулятора заданное программное усилие и предотвращает разрушение объекта манипулирования. Устройство содержит корпус 1, в котором шарнирно установлены поворотные захватные рычаги 2, кинематически связанные с помощью зубчато-реечной передачи с приводом 3 линейного пере (Л N9 Од О со со 13 J3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН р ;лmqggg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3919856/25-08 (22) 27.05.85 (46) 30.10.86. Бюл. № 40 (71) Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбьппева и Николаевский ордена Трудового Красного

Знамени кораблестроительный институт им. адм. С.Л.Макарова (72) В.Ф.Филаретов, А.С.Суляев и Ю;П.Кондратенко (53) 621.229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1093542, кл. В 25 J 13/02, 1984.

„„SU„„3266733 . А1 (51) 4 В 25 J 13/00// В 25 J 15/00 (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ УСИЛИЕМ

СХВАТА МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение. относится к области машиностроения и может быть использовано в манипуляторах различного назначения. Устройство позволяет обеспечить на схвате манипулятора заданное программное усилие и предотвращает разрушение объекта манипулирования.

Устройство содержит корпус 1, в котором шарнирно установлены поворотные захватные рычаги 2, кинематически связанные с помощью зубчато-реечной передачи с приводом 3 линейного пере—

12 мещения, причем рейка 4 подпружинена относительно конечного звена 5 привода 3 с помощью упругого элемента

6, первый датчик 7 положения, обмотка которого закреплена на рейке 4, а движок — на конечном звене 5 привода 3 линейного перемещения, пороговый элемент 8, последовательно соединенные первый элемент сравнения 9 и усилитель 10 выход которого соединен с входом привода 3, второй датчик 11 положения, тактильные датчики

12 и 13, установленные на рабочей поверхности захватных рычагов 2, первый 14 и второй 15 логические элементы ИЛИ, входы которых подключены к выходам тактильных датчиков левого и правого захватного. рычага 2 соответственно, а выходы — к первому и второму входам логического элемента

И 16. Кроме того, оно содержит последовательно соединенныЕ первый ключ

66733

17, запоминающее устройство 18 и второй элемент сравнения 19, второй вход которого подключен к движку второго датчика ll положения, обмотка которого закреплена на рейке 4, а движок — на корпусе 1, а его выход соединен с входом порогового элемента 8, программное устройство 20, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения 9 и к первому сигнальному входу второго ключа 21, управляющий и второй сигнальный входы которого подключены соответственно к выходу порогового элемента 8 и к движку первого датчика

7 положения, а его выход — к втоцому (отрицательному) входу первого элемента сравнения 9, индикаторное уст-, ройство 22, вход которого соединен с выходом порогового элемента 8, а вход программного устройства 20 — с движком лервого датчика 7 положения.

1 ил.

10

25

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в манипуляторах различного назначения для управления усилием схвата.

Целью изобретения является обеспечение на схвате заданнот о,программного усилия и предотвращение разрушения объекта управления простыми техническими средствами.

На чертеже представлена функциональная схема устройства управления усилием схвата манипулятора.

Устройство управления усилием схвата манипулятора содержит корпус

1, в котором шарнирно установлены поворотные захватные рычаги 2, кинематически связанные с помощью зубчато-реечной передачи с приводом линейного перемещения 3, причем рейка 4 подпружинена относительно конечного звена 5 привода 3 с помощью упругого элемента 6, первый датчик положения

7, обмотка которого закреплена на рейке 4, а движок — на конечном звене 5 привода линейного перемещения 3, пороговый элемент 8, последовательно соединенные первый элемент сравнения

9 и усилитель 10, выход которого гоединен с входом привода 3, второй датчик положения 11, тактильные датчики 12 и 13, установленные на рабочей поверхности захватных рычагов 2, первый 14 и второй 15 логические элементы ИЛИ, входы которых подключены соответственно к выходам тактильных датчиков левого и правого захватного рычага 2, а выходы — к первому и второму входам логического элемента

И 16. Кроме того, оно содержит последовательно соединенные первый ключ

17, запоминающее устройство 18 и второй элемент сравнения 19, второй вход которого подключен к движку второго датчика положения 11, обмотка которого закреплена на рейке 4, а движок — на корпусе 1, а его выход соединен с входом порогового элемента 8, программное устройство 20, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения 9 и к первому сигнальному входу второго ключа 21, управляющий и второй сигнальный входы которого подключены соответственно к выходу порогового элемента 8 и к движку первого датчика положения 7, à его выход — к второму (отрицательному) входу первого элемента сравнения 9, индикаторное

1266733 устройство 22, вход которого соеди- нен с выходом порогового элемента 8, а вход программного устройства 20— с движком первого датчика положения 7.

Устройство работает следуюпцлм образом.

После подачи на вход первого элемента сравнения 9 некоторого сигнала (напряжения) с выхода программного устройства 20 на входе усилителя 10 также появляется сигнал, который, усилившись по мощности, поступает на вход привода линейного перемещения

3, состоящего или из гидродвигателя, или из электродвигателя с редуктором.

Сигнал, поступивший на двигатель, приводит его в движение и в результате в движение будет приведено конечное звено 5 привода. Положим, что сигнал, поступивший на вход двигателя, будет иметь знак, который определяет перемещение звена 5 вверх. Если захватные рычаги "2 еще не касаются объекта, то под действием упругого элемента 6, механически связанного со звеном 5 и рейкой 4, произойдет их смыкание до касания объекта.

После захвата объекта происходит замыкание хотя бы по одному тактильному датчику 12 и 13.. результате на выходе элемента И 16 появляется сигнал, который размыкает первый ключ 17. При этом в запоминающем устройстве 18 запоминается сигнал с выхода второго датчика положения 11, соответствующий положению этого датчика в момент касания объекта. Поскольку в момент касания объекта схватом на входы второго элемента сравнения 19 поступают сигналы, равные по величине и противоположные по знаку, то на вход порогового элемента 8 будет поступать нулевой сигнал. На выходе порогового элемента также будет нулевой сигнал. В результате второй ключ 21 будет соединять выход первого датчика положения 7 с вторым (отрицательным) входом первого элемента сравнения 9. Следует отметить,,что и до момента касания объекта обоими захватными рычагами ключ 21 будет замкнут в указанном положении, поскольку на оба входа второго элемента сравнения 19 и до отклонения первого ключа 17 будут подаваться одинаковые по величине сигналы. В результате на выходе порогового элемента 8 сигнал будет отсутствовать.

S5 ватными рычагами независимо от того, когда это касание произойдет.

Если после касания объекта захватными рычагами произойдет его деформация, то рычаги начнут сжиматься и иа

В момент касания захватными рычагами объекта первый датчик боложе— ния 7 будет находиться практически в нейтральном положении и, следовательно, на его выходе сигнал будет отсутствовать (равен нулю). B результате на вход усилителя 10 от программного устройства 20 по-прежнему будет поступать исходный сигнал, который будет обеспечивать перемещение конечного звена 5 вверх.

Если предположить, что захватываемый объект несжимаем, то при перемещении звена 5 вверх рейка 4 будет находиться в покое. В результате на выходе. первого датчика положения 7 появится ненулевой сигнал, который начнет уменьшать сигнал, подаваемый на вход усилителя 10. Перемещение звена

5 вверх будет происходить до тех пор, пока на выходе элемента сравнения 9 не произойдет обнуление сигнала. А обнуление сигнала произойдет. лишь тогда, когда переместившийся движок

25 датчика положения 7 обеспечит появление на выходе этого датчика напряжения, равного напряжению задающего сигнала с выхода программного устройства 20. После остановки звена 5 уп- . ругий элемент 6 будет растянут на величну, определяемую величиной сигнала с выхода программного устройства.

Усилие растянутого упругого элемента через рейку 4 будет передаваться захватным рычагам 2, которые и обеспечат программное сжатие объекта.

Сигнал обратной связи с датчика положения 7 поступает на вход программного устройства 20.- Поэтому после отработки приводом 3 заданного

40 входного воздействия программное устройство 20 выдаст команду на выполнение следующей операции.

Величина выходного сигнала, подаваемого с программного устройства на

45 вход первого элемента сравнения, определяет усилие сжатия при захватывании объекта и зависит от жесткости упругого элемента 6. При этом габа.ритные размеры объекта никакого влияния на величину выходного сигнала программного устройства не оказывают, так как растяжение элемен а 6 начнется только после касания объекта зах33

5 12667 выходе второго датчика положения 11 произойдет изменение выходного напряжения в сторону его увеличения. В результате на выходе второго элемента сравнения 19 появится положительный сигнал, который при некоторой величине деформации объекта приведет к срабатыванию порогового элемента 8 и, следовательно, к переключению второго ключа 21 на выход программного Io устройства 20 °

Таким образом, на входы первого элемента сравнения 9 поступят равные по величине сигналы. Это в свок> очередь приведет к остановке привода 3, 15 а значит и к прекращению сжатия объекта.

Поскольку сжатие объекта прекратится досрочно и осуществится не в полной мере (не будет соответство- 20 вать сигналу с выхода, программного устройства), то сигнал обратной связи с выхода первого датчика положения 7 не достигнет требуемой величины. В результате на вход программноно устройства нужный сигнал о выполнении задания (о заданном усилии сжатия объекта) не поступит. Следовательно, не произойдет и дальнейшего выполнения операций. При этом для ин- 30 формации о создавшейся ситуации от выходного сигнала порогового элемента 8 сработает индикаторное устройство 22. После аварийной остановки по. желанию оператора программа выполнения операций может быть продолжена или может быть изменено место захвата объекта. Величина порога срабатывания элемента 8 определяется величиной допустимой деформации для захва- 4р тываемых объектов. Она может меняться при работе с различными объектами.

Для разжатия захватных рычагов в случае, если не произошло аварийного 4 останова, достаточно обнулить сигнал с выхода программного устройства 20.

В этом случае сигнал с выхода первого датчика положения 7 обеспечит реверсивное движение привода 3 до разжатия рычагов 2 схвата и выбрасывания захваченного объекта. После разжатия рычагов вновь замыкается первый ключ 17 и устройство готово к выполнению захвата нового объекта, Если следующий объект имеет большие габариты, чем предыдущий„ то на выходе программного устройства должно появиться малое по величине напряжение (противоположного знака), которое приведет к разжатию захватных рычагов до предельного значения (до упора). Дальнейшая работа привода 3 обеспечит перемещение конечного звена 5 вниз при неподвижном положении рейки 4. В результате произойдет сжатие элемента 6 и на выходе первого датчика положения 7 появится сигнал, который обеспечит обнуление сигнала на входе усилителя 10, а следовательно, и привода 3. Поступивший на вход программного устройства 20 сигнал обратной связи (с выхода первого датчика положения 7) обеспечит обнуление выходного сигнала программного устройства. После этого сигнал, поступающий с выхода первого датчика положения 7 на второй вход первого элемента сравнения, обеспечит перемещение звена 5 вверх до исходного (нейтрального) положения упругого элемента 6. При этом захватные рычаги 2 будут полностью разжаты и манипулятор будет готов к захвату нового большего по габаритам объекта.

Если при захватывании легко деформируемого объекта произойдет аварийный останов устройства (в момент предельно возможной деформации), то для приведения устройства в исходное положение (разжатие захватных рычагов) необходимо, чтобы оператор вручную обнулил выходной сигнал программного устройства 20 и переключил второй ключ 21 на выход первого датчика положения 7, вручную увеличив порог срабатывания порогового элемента 8.

После увеличения порога на выходе элемента 8 сигнал обнуляется и второй ключ 21 переключается на выход первого датчика положения 7. Поскольку на первый вход элемента сравнения

9 сигкал, отличный от нуля, уже не поступает, а на второй вход поступает сигнал от первого датчика положения 7, то привод 3 будет перемещать звено 5 вниз, что приведет к разжатию захватных рычагов и выбрасыванию объекта. Движение привода 3 будет происходить до обнуления сигнала с .выхода первого датчика положения.

После приведения устройства в исходное положение (элемент 6 не деформирован) на пороговом элементе 8 вновь выставляется требуемый порог.

26б733

Ф о р м у л а изобретения

Составитель И. Афонин

Техред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи

Редактор А.Гулько

Тираж 1031 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5711/13

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

Практическая реализация предлагаемого устройства не вызывает затруднений, так как в нем используются только типовые электронные элементы и типовое программное устройство, например УПМ-772, YKM-552 или

УКМ-772 и др.

Устройство управления усилием схвата манипулятора, содержащее корпус, в котором шарнирно установлены поворотные захватные рычаги, кинематически связанные с помощью зубчатореечной передачи с приводом линейного перемещения, причем рейка подпружннена относительно конечного звена привода, первый датчик положения, обмотка которого закреплена на рейке, а движок — на конечном звене привода линейного перемещения, последовательно соединенные первый элемент сравнения и усилитель, выход которого соединен с входом привода линейного перемещения, тактильные датчики, установленные на рабочей поверхности захватных рычагов, первый и второй логические элементы ИЛИ, входы которых подключены к выходам тактильных датчиков левого и правого захватных рычагов соответственно, а выходы— к первому и второму входам логическо8 го элемента И, второй элемент сравнения и первый ключ, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью обеспечения на схвате заданного программного усилия и предотвращения разрушения объекта манипулирования, в него дополнительно введены второй ключ, запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом первого ключа, а выход — с первым входом второго элемента сравнения, программное устройство, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения и к первому сигнальному входу второго ключа, управляющий вход которого в свою очередь подключен к выходу порогового элемента, а выход второго ключа подключен к второму входу первого элемента сравнения, индика2б торное устройство, вход которого соединен с выходом порогового элемента, причем вход программного устройства и второй сигнальный вход второго ключа соединены с движком первого

25 датчика положения, управляющий вход первого ключа соединен с выходом логического элемента И, а его сигнальный вход и второй вход второго элемента сравнения подключены к закрепленному на корпусе движку второго датчика положения, обмотка которого закреплена на рейке, и выход второго элемента сравнения соединен с входом порогового элемента.