Устройство для управления манипулятором

 

Изобретение относится к области автоматического управления. Целью изобретения является распшрение функциональных возможностей устройства . Изобретение характеризуется тем, что для группового управления электродвигателями используют широтно-импульсные сигналы. В соответствии со знаком управляющих напряжений устанавливается требуемая полярность напряжения питания, а ширина импульсов в этом интервале управления определяется величиной управляющего напряжения. В следующем интервале управления осуществляется управление электродвигателями, у которых противоположный знак управляющих напряжений. Адрес включаемого электродвигателя определяется пороговым элементом, включающий через с € оптронную пару светодиод - фотодиод, тиристор соединенный с электродви (Л гателем. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕЩИХ

РЕСПУБЛИК (4 G 05 В 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, p Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3616295/24-24 (22) 07.07.83 (46) 07.12.86. Бюл. № 45 (72) А.А. Жарков, П.Н. Винокуров, Ю.А. Загорский и С.А. Исаков (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 510362, кл. В 25 J 9/10, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 1166054, кл. G 05 В 19/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИ—

ПУЛЯ ТОРОМ (57) Изобретение относится к области автоматического управления. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Изобретение характеризуется

„„Я0„„1275372 А 1 тем, что для группового управления электродвигателями используют широтно-импульсные сигналы. В соответствии со знаком управляющих напряжений устанавливается требуемая полярность напряжения питания, а ширина импульсов в этом интервале управления определяется величиной управляющего напряжения. В следующем интервале управления осуществляется управление электродвигателями, у которых противоположный знак управляющих напряжений. Адрес включаемого электродвигателя определяется пороговым элементом, включающий через оптронную пару светодиод — фотодиод, тиристор соединенный с электродвигателем. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1275372

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено в системах управления манипуляторами, а в частности для управления манипуляторами, звенья которых соединены ромбообразно.

Известно устройство управления ромбическим манипулятором, содержащее задатчик, соединенный своими выходами с регистром адреса и регист- IO. ром координаты, выходы которых подключены к дешифратору, и первым входом преобразователя соответственно, причем выход дешифратора соединен с вторыми входами преобразователя, tS а его выходы через соответствующие блоки управления, подключены к активным узлам вращения (1 .

Недостатком данного устройства

20 является то, что внешнее соединение каждого ромбического звена с устройством управления ограничивает рабочую э сну ман ипуля тора. Расположение б ол ьшого количества линий связи внутри

1 звеньев манипулятора увеличивает раз, меры шарнирных соединений, т.е. его габариты, и ухудшает гибкость поворота.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления .манипулятором, содержащее три последовательно соединенных блока управления, усилители мощности, двигатели и датчики положения, последовательно соединенные четвертый блок управле. ния, сумматор, усилитель мощности, датчик и вычислительный блок, другие входы которого соединены к выходам, первого и второго датчика, а выходы подключены к входам второго и четвертого блоков управления, а их вторые входы соединены с соответствующими выходами задатчика сигналов, другой выход которого подключен к первому входу первого блока управления,а его второй вход соединен с выходом первого датчика, выход третьего датчика подключен к первому входу третьего блока управления, второй вход которого соединен со входом второго блока управления, aего выход с входом последовательно соединенных второго сумматора, пятого усилителя мощности и пятого двигателя, со входом инвертора, со входом последовательно соединенных шестого усилителя мощности и шестого двигателя, седьмой ,и восьмой двигатели через соответствующие усилители мощности подключены к выходу инвертора (21.

Недостатком известного устройства является то, что оно ограничивает рабочую зону манипулятора и ухудшает гибкость поворота эа счет большого количества линий связи между манипулятором и устройством управления.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства для управления за счет расширения рабочей зоны манипулятора и улучшения гибкости поворота.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задатчик сигналов, инвертор, источник питания и двигатели, дополнительно введены пороговые элементы, блок выделения модуля, дешифратор, последовательно соединенные генератор импульсов, генератор пилообразного напряжения, компаратор и первый ключ, последовательно подключенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь, второй и третий ключи, а также последовательно соединенные коммутатор, блок выделения знака и четвертый ключ, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам источника питания соответственно, а выход — к второму входу первого ключа, соединенного выходом с первыми входами пороговых элементов, выходы которых подключены к входам соответствующих двигателей, а вторые входы — к выхол третьего ключа, соединенного вторым входом с выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока выделения модуля, соединенного входом с выходом коммутатора, первые входы которого подключены к выходам задатчика сигналов, а вторые входы к пер— вым выходам дешифратора, соединенного вторым выходом с вторым входом счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора, а вход — к выходу генератора импульсов, вход инвертора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход— с вторым входом второго ключа, третий вход которого подключен к выходу блока выделения знака.

Пороговые элементы содержат делитель, вход которого соединен с первым входом порогового элемента, а выход - с последовательно соединенными встречно включенными первым и втоПороговый элемент 2 (фиг. 2) содержит делитель 18, светодиоды 19 и 20, тиристоры 21 и 22, сопротивления 23 и 24 и фотодиоды 25-28.

Устройство работает следующим образом.

В задатчике. 13 в соответствии с выбранным для каждого двигателя за— коном управления задаются управляю- 35 щие напряжения. Включение двигателей производится последовательно. Порядок включения и выбор соответствующих им управляющих напряжений, установленных в задатчике 13, определяют-40 ся состоянием счетчика 5. Количество разрядов счетчика 5 выбирается из условия

2 т, п, 45 где ш — количество разрядов, и — количество независимо равляемых двигателей. уп50

Каждому состоянию счетчика 5 соответствует вполне определенное напряжение на выходе ЦАП 4 и определенное состояние коммутатора 11. Величина напряжения на выходе ЦАП 4 определяет55 двигатель, а состояние коммутатора 11 определяет соответствующее этому двигателю управляющее напряжение. з 1275 рым светодиодами, первый и второй ти- ) ристоры включены встречно-параллельно, а их управляющие электроды соединены через соответствующие сопротивления со своими анодами и через два соответствующих параллельно соединенных в прямом направлении фотодиода — со своими катодами, причем фотодиоды объединены попарно и соединены с соответствующими светодио- 10 дами.

На фиг ° 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2— конкретная реализация пороговых элементов. 15

Устройство для управления ромбическим манипулятором содержит двигатели 1, пороговый элемент 2, ключ

3, цифроаналоговый преобразователь 4 (ЦАП), двоичный счетчик 5, генератор 20

6 импульсов, генератор 7 пилообразного напряжения (ГПН), компаратор 8, блок 9 выделения модуля, блок 10 выделения знака, коммутатор 11, де— шифратор 12, задатчик l3 сигналов, Б ключ l4, инвертор 15 и ключи 16 и 17.

372

Частота опроса задатчика 13 и частота выбора двигателей определяются задающим генератором 16. Частота следования импульсов генератора 6 выбирается из условия

10 т т где f — частота генератора; п — число двигателей;

Т вЂ” постоянная времени двигателя.

Очередной импульс генератора 6, приходящий на входы счетчика 5 и генератора 7 пилообразного напряжения, запускает ГПН 7 и изменяет состояние счетчика 5. В соответствии с новым состоянием счетчика 5 изменяется напряжение на выходе ЦАП 4 и коммутатор l1 подключает следующее управляющее напряжение к входам блока 9 выделения модуля и блока 11 сигнатуры.

Для преобразования двоичного кода счетчика 5 в код, необходимый для управления коммутатором 11, используется дешифратор 12. Последний используемый выходной разряд дешифратора соединен с обнуляющим входом счетчика 5 для соответствия максимального кода счетчика 5 количеству заданных управляющих напряжений.

Абсолютное значение управляющего напряжения на выходе блока 9 выделения модуля сравнивается в компараторе .8 с напряжением ГПН 7. В результате сравнения на выходе компаратора 8 формируется импульс, ширина которого пропорциональна величине абсолютного значения управляющего напряжения.

Импульс с выхода компаратора 8 по управляющему входу включает ключ 16.

На время действия этого импульса и при отсутствии управляющего напряжения по управляющему входу ключа 14 подключается выход ЦАП 4 к входам пороговых элементов 2. При воздействии управляющего напряжения по управляющему входу ключа 14 подключается выход ЦАП 4 к пороговым элементам

2 через инвертор 15. При этом подключаются двигатели тех активных узлов вращения, в которых пороговый эле. мент 2 настроен на величину напряжения, появившуюся на выходе ЦАП 4.

Время подключения двигателей равно ширине управляющего импульса на входе ключа 16. Направление вращения

1275372

20 двигателей определяется знаком управ.ляющего напряжения, который определяется.в блоке 10 и управляет ключом

17 полярности напряжения питания.

Для устранения неоднозначности, возникающей на входах активных узлов вращения при нулевом состоянии счетчика 5 или отключении ключом 16 входа пороговых элементов 2 от выхода

ЦАП 4, количество разрядов на входе 10.

ЦАП 4 выбирается на единицу больше, чем количество разрядов счетчика 5 и старший разряд на входе ЦАП 4 постоянно находится в единичном состоянии. 15

Поступление очередного импульса с генератора 6 изменяет состояние счетчика 5, на выходе ЦАП 4 появляется следующее управляющее напряжение и включается другой двигатель.

При возврате счетчика 5 в первоначальное состояние цикл работы устройства повторяется.

Та.ким образом, на каждый двигатель или на каждую группу независимо управляемых двигателей поступает импульсное управляющее воздействие.

Это воздействие характеризуется амплитудой импульсов, определяемой величиной напряжения источника питания и выбранной таким образом, чтобы обеспечить достижение двигателем номинальной скорости вращения при максимальной длительности импульсов, поступающих на один двигатель, посто35 янной частотой следования и длительностью импульсов, прямопропорциональной соответствующему управляющему напряжению. Это позволяет управлять

40 работой манипулятора, изменяя положение его рабочего органа в зависимости от задания, т.е. воспроизводить все функции манипулятора, выполняемые им в известном техническом ре45 шении (21.

Работа порогового элемента (фиг. 2) происходит следующим образом, I

При несовпадении напряжения на выходе делителя 18 и на входе порого50 вого элемента один из светодиодов

19 или 20, в зависимости от направления протекающего тока, излучает энергию. При этом соответствующие фотодиоды 25 и 27 или 26 и 28 открыты, а тиристоры 21 и 22 заперты. Как только напряжение на входе порогово"

ro элемента и на выходе делителя совпадут, ток в цепи светодиодов отсутствует и все фотодиоды заперты.

Тиристоры 21 или 22, в зависимости от знака питающего напря>кения, открываются и включат двигатель.

После окончайия управляющего импульса срабатывает ключ 3 (фиг. 1), размыкает цепь питания и гасит тиристор.

Делителем выбираются различные пороги срабатывания порогового элемента, а величина зоны нечувствительности фотодиодов определяет ширину порога срабатывания.

При нормальной работе порогового элемента 2 при смене знака питающего напряжения необходимо изменить полярность выходного напряжения ЦАП 4.

Изменение полярности напря>кения, поступающего на входы пороговых элементов 2 производится ключом 14 и инвертором 15 по управляющему сигналу с блока 12 сигнатуры.

Применение предложенного устройства по сравнению с известным позволяет втрое сократить количество линий связи манипулятора с устройством управления в случае использования однозвенного ромбического манипулятора. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить размеры шарнирных соединений, увеличить рабочую зону манипулятора и улучшить гибкость поворота.

Формула изобретения

Устройство для управления манипулятором, содержащее задатчик сигналов, источник питания и двигатели, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения зоны обслуживания манипулятора, в него дополнительно введены пороговые элементы, блок вьщеления модуля, дешифратор, последовательно соединенные генератор импульсов, генератор пилообразного напряжения, компаратор и первый ключ, последовательно подключенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь, второй и третий ключи, а также последовательно соединенные коммутатор, блок вьщеления знака и четвертый ключ, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам источйика питания соответственно, а выход †. к второму входу первого ключа, соединенного выходом с. первыми входами пороговых е

12 элементов, выходы которых подключены к входам соответствующих двигателей, а вторые входы — к выходу третьего ключа, соединенного вторым входом с выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока выделения модуля, соединен— ного входом с выходом коммутатора, первые входы которого подключены к выходам задатчика сигналов, а вторые входы — к первым выходам дешифратора, соединенного вторым выходом с вторым входом счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора, а вход — к выходу генератора импульсов, вход инвертора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход — с вторым входом второго ключа, третий вход которого

75372

8 подключен к выходу блока выделения знака.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что пороговый элемент содержит делитель, вход которого соединен с первым входом порогового элемента, а выход — с последовательно соединенными встречно включенными первым и вторым све10 тодиодами, первый и второй тиристоры включены встречно-параллельно, а их управляющие электроды соединены через соответствующие сопротивления со своими анодами и через два соот15 ветствующих параллельно соединенных в прямом направлении фотодиода — со своими катодами, причем фотодиоды объединены попарно и соединены с соответствующими светодиодами.

1275372

Составитель Г.Нефедова

Техред Л.Сердюкова

Корректор Т.Колб

Редактор О.Головач

Заказ 6558/37

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

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