Устройство для управления сборочным роботом

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании сборочных роботов . Целью изобретения является повышение быстродействия за счет выбора оптимальной траектории движения при управлении усилием. Для этого в устройство , содержащее задатчики усилия и скорости, блок коррекции, коммутататоры, датчики усилия и скорости , сумматоры, привод с исполнительным механизмом, введены пороговый элемент , дополнительные усилитель и сумматор . 3 ил. СлЭ СП N5 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 B 25,Т 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Т:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4044428/31-08 (22) 28.03.86 (46) 07.06,87. Бюл. Р 21 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.И.Кравченко и И.Н.Егоров (53) 621-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 993198, кл, В 25 J 13/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1091115, кл. С 05 В 11/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СБОРОЧНЬ1М РОБОТОМ

„,SU,» 1315297 А 1 (57) Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании сборочных роботов ° Целью изобретения является повышение быстродействия за счет выбора оптимальной траектории движения при управлении усилием. Для этого в устройство, содержащее задатчики усилия и скорости, блок коррекции, коммутататоры, датчики усилия и скорости; сумматоры, привод с исполнительным механизмом, введены пороговый элемент, дополнительные усилитель и сумматор. 3 ил.

1 131

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании сборочных роботов.

Целью Изобретения является повышение быстродействия за счет выбора оптимальной траектории движения при управлении усилием, На фиг.1 изображена функциональная схема устройства," на фиг, 2 диаграммы фазовых траекторий движения устройства; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит задатчик 1 скорости, первый сумматор 2, усилитель 3, блок 4 коррекции, первый коммутатор 5, привод 6, исполнительный механизм 7, датчик 8 скорости, датчик 9 усилия, задатчик 10 усилия, второй коммутатор 11, второй сумматор 12, второй усилитель 13, пороговый элемент 14, третий усилитель 15, третий сумматор 16, элемент 17 с односторонней проводимостью, четвертый сумматор 18, четвертый усилитель 19, задающий орган 20.

На фиг. 2 обозначены d. — координата перемещений привода; 1 координата ограничения движения; координата включения порогового элемента; d> — координата перемещения привода для достижения заданного значения усилия; dc(/dt — координата скорости; V заданное значение скорости.

На фиг. 3 указаны F„и F> — заданные зн аче ния усилия .

Устройство работает следующим образом.

С задатчика 1 скорости поступает сигнал на обработку приводом 6 заданной скорости для исполнительного механизма 7, который представляет собой исполнительный орган робота, содержащий механизм преобразования движения, схват и т.д, Этот сигнал, вычитая сигнал с датчика 8 скорости, поступает через усилитель 3, блок 4 коррекции и коммутатор 5 на привод 6, Это движение привода выделено (фиг.2) на участке, ограниченном осью ЙЫ/dt и линией АВ, определяемой a(,, и на участке 0 - „ (фиг. 3) при движении исполнительного органа с заданной скоростью V, Так как в основном используют деформацию упругих элементов в применяемых датчиках 9 усилия с целью определения развиваемого усилия, то параметр и - o(определяет эту деформацию,пря5297 2

40 ка 9 усилия, поступает через усилитель 13 и коммутатор 5 на привод 6.

Коэффициент усиления усилителя

19 выбирается равным 1/(1+в), где

m — величина перерегулирования уст ройства в режиме управления усилием.

Поэтому на временном участке (фиг.3) заданное значение усилия соответствует значению Р . По величине F = F mP, B момент tg теку5О шее значение усилия равно F,, т.е, соответствует значению сигнала с за5

2О мо пропорциональную задаваемому усилию, В сборочных операциях координата oL представляет собой координату контакта сопрягаемых деталей, На участке правее линии АВ (фиг,2) покавано движение привода в упругой зоне датчика 9 усилия. На участке между параллельными оси d4/dt линией АВ и линией СД, определяемой координатой

gz (фиг,2), произошло естественное изменение режима регулирования скорости, Параметр (фиг, 2) 2 — Ы, определяет величину "порога" срабатывания порогового элемента 14, который конструктивно представляет собой релейный элемент, у которого скачкообразно изменяемый выходной сигнал определяет сигнал управления коммутатора 5, а зона нечувствительности входного сигнала определяет "порог" срабатывания этого элемента. Величина зоны нечувствительности складывается из естественно присутствующих времени срабатывания и отпускания и из специального вводимого значения для надежного контакта собираемых деталей и исключения ненужных силовых воздействий (вес собираемой, детали, ее подвижное закрепление и т.д.), После срабатывания коммутатора 5 устройство начинает работать в режиме управления усилием. На фиг. 2 этот режим показан правее линии СД, на фиг. 3 — на участке t„ — t>, С задатчик. 10 усилия поступает сигнал на отработку приводом 6 заданного усилия (это значение на фиг ° 3 показано значением

F ) ° Этот сигнал, проходя через усилитель 19 и вычитая сигнал с датчи— датчика 10 усилия, В этот момент коммутатор 11 с помощью схемы элементов 15-18 соединит задатчик 10 усилия с входом сумматора 12, в результате чего на участке t < — t усилие соответствует заданному Г„, а скорость равна О, Поскольку устройство в режиме управления усилием является

3 13152 статической системой, то его ошибка управления прямо пропорциональна задаваемому усилию в установившемся режиме. Поэтому, если выбрать коэффициент усиления усилителя 15 в соот5 в ет с тв ии с вы 6 р ан ными п ар амет р ами устройства, то разность сигналов с усилителя 15 и ошибки управления заданного усилия, снимаемой с сумматора 18, через элемент 17 с односторон-10 ней проводимостью будет включать через коммутатор 11 заданное значение усилия или уменьшенное на величину перерегулирования устройства, Коммутатор 11 срабатывает в момент t на 15 положительный сигнал элемента 17 с односторонней проводимостью. На фиг.

2 и 3 описанный процесс управления выделен. Минимальное число переключений характеризует преимущественную Zp сторону предлагаемого устройства, из всего многообразия фазовых траекторий образующая точка без переключения устройства движется в точку с .координатой с з (фиг.2) . 25

На фиг.3 кривые 1 усилия и ско.— рости показывают процесс движения, если бы в момент t< не произошло переключения коммутатора 11. Траекто-30 рия движения 3 — если бы коммутатор

11 был всегда переключен (управление сигналом задатчика усилия). Таким образом, чем хуже по колебательности устройство в режиме управления усилием, тем выше его быстродействие.

Для сравнения на фиг. 3 показана траектория 2 движения устройства с подбором параметров для обеспечения апериодического переходного процесса. 40

Увеличив добротность управления усилием в 2 раза, быстродействие управления усилием в предлагаемом устрой— стве возрасгает в 3 раза. Добротность

97 4 управления усилием можно увеличить увеличением коэффициентов усиления усилителя 13 и передачи датчика 9 усилия, Формула изобретения

Устройство для управления сборочным роботом, содержащее последовательно соединенные задатчик скорости, первый сумматор, блок коррекции первый коммутатор и привод, связанный через исполнительный механизм с датчиком усилия и датчиком скорости,выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные задатчик усилия, второй коммутатор, второй сумматор и второй усилитель, подключенный выходом к второму входу первого коммутатора, а также последовательно соединенные третий усилитель, третий сумматор и элемент с односторонней проводимостью, выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, выход задатчика усилия соединен с входом третьего усилителя, а выход датчика усилия подключен к второму входу второго сумматора, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия уст-. ройства, оно дополнительно содержит четвертый усилитель, четвертый сумматор и пороговый элемент, через ко торый выход датчика усилия соединен с третьим входом первого коммутатора, выход задатчика усилия подключен к входу четвертого усилителя и первому входу четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика усилия, а выход — с вторым входом третьего сумматора, а выход четвертого. усилителя подключен к третьему входу второго коммутатора.

1315297

ФУ3, 2

Составитель E,Ïoëèòîâ

Техред Н.Глущенко

Корректор Н,Король.Редактор Л.Гратилло

Заказ 2258/17

Подписное

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

F f

Тираж 953

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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