Устройство управления схватом манипулятора

 

Из9бретение относится к области робототехники и может быть применено для автоматизации производственных процессов. Цель изобретения - повышение точности дозирования усилия сжатия при захватывании различных объектов манипулирования за счет выполнения датчика проскальзывания детали с линейной характеристикой и включения его обмоток по дифференциально-мостовой схеме, вход которой подключен к генератору, а выход через усилитель и демодулятор - к переключателю режима работы, первый выход которого соединен с индикаторным прибором, отградуированным в единицах линейного перемещения штока датчика проскальзьшания, и с формирователем дискретных сигналов, выход которого соединен с входом блока управления, второй выход переключателя подключен к второму входу сумматора , первый вход которого соединен с выходом задатчика минимального уровня усилия сжатия, выход сумматора соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика усилия сжатия, выход элемента сравнения через токовый усилитель соединен с первым входом электропневматического преобразователя, второй вход которого соединен с выходом воздухораспределителя , а выход преобразователя соединен с входом привода сжатия губок схвата. 6 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) . д1) 4 В 25 .Т 13/00, 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM (21) 3964977/31-08 (22) 16. 10. 85 (46) 15. 09. 87. Бюл. У 34 (71) Институт проблем механики

АН СССР (72) В.И. Филиппович (53) 621-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 888067, кл. В 25 J 13/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ CXBATOM

МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к области робототехники и может быть применено для автоматизации производственных процессов. Цель изобретения — повышение точности дозирования усилия сжатия при захватывании различных объектов манипулирования за счет выполнения датчика проскальзывания детали с линейной характеристикой и включения его обмоток по дифференциально-мостовой схеме, вход которой подключен к генератору, а выход через усилитель и демодулятор — к переключателю режима работы, первый выход которого соединен с индикаторным прибором, отградуированным в единицах линейного перемещения штока датчика проскальзывания, и с формиро. вателем дискретных сигналов, выход которого соединен с входом блока управления, второй выход переключателя подключен к второму входу сумматора, первый вход которого соединен с выходом задатчика минимального уровня усилия сжатия, выход сумматора соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика усилия сжатия, выход элемента сравнения через токовый усилитель соединен с первым входом электропневматического преобразователя, второй вход которого соединен с выходом воздухораспределителя, а выход преобразователя соединен с входом привода сжатия губок схвата. 6 ил.

1337250 датчика проскальзывания, усилитель

14, демодулятор 15, переключатель 16 режима работы, индикаторный прибор 17, губки 18 схвата, объект 19 манипулирования, пневматический привод 20 сжатия губок схвата, содержащий возвратные пружины 2 1, поршень 22 и . пневмоцилиндр 23, формирователь 24 дискретных сигналов датчика проскальзывания, включающий компаратор 25 с релейным элементом и регулируемый источник 26 опорного напряжения. функциональная схема блока 10 управления, осуществляющая формирование управляющих команд: с — зажим

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании роботизированных комплексов.

Целью изобретения является повышение точности дозирования усилия сжатия при захватывании различных объектов манипулирования.

На фиг. 1 представлена функцио- )О нальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — выходная характеристика датчика проскальзывания; на фиг. 3 — выходная характеристика датчика усилия сжатия; на фиг. 4 — 15 выходная характеристика электропнев. матического преобразователя P

f(I); на фиг. 5 — функциональная схема формирования управляющих сигналов (р — зажим схвата и P †раз- 20 жим схвата в автоматическом режиме работы); на фиг. 6 — функциональная схема формирования управляющего сигнала на остановку манипулятора в момент выхода штока датчика проскаль-25 зывания в точку В характеристики в ручном режиме работы манипулятора (режим обучения), а также на подъем и опускание манипулятора в автоматическом режиме.

На фиг. 1 обозначены датчик 1 усилия сжатия, индуктивный датчик 2 проскальзывания, подвижный шток 3 датчика проскальзывания, регулируемый задатчик 4 минимального уровня усилия сжатия, сумматор 5, блок 6 сравнения, нормирующий преобразователь (токовый усилитель) 7, электропневматический преобразователь 8, воздухораспределитель 9, блок 10 4п управления, привод 1 1 вертикального перемещения схвата, генератор 12 переменного сигнала, дифференциальномостовая схема 13 включения обмоток схвата и — разжим схвата, — которые служат для управления воздухораспределителем 9, содержит программоноситель 27, фотосчитывающее устройство 28,, дешифратор 29 команд на манипулятор, блок 30 команд манипулятора, включающий транзисторные ключи 31 и 32 и исполнительные реле

33-35.

Точке А (фиг. 2) на выходной характеристике. датчика проскальзывания соответствует опущенное положение штока индуктивного датчика проскальзывания, а точке  — поднятое положение в момент остановки привода 11 при опускании на объект 19 манипулирования. для его захвата.

Устройство работает следующим образом.

Предусмотрено два режима: ручной режим обучения манипулятора и автоматический.

В ручном режиме работы блока 10 управления производят запись программы на программоноситель, а в блок памяти — запись информации о положении схвата манипулятора для каждой координаты привода манипулятора с помощью пульта ручного обучения (ПРО) 36. В программоноситель включают также команды на манипулятор: юа — зажим схвата и — разжим схвата (сброс). На фиг. 5 показано прохождение этих команд в автоматическом режиме работы манипулятора.

Согласно приведенной на фиг. 6 функциональной схеме, команды в режиме обучения промышленного робота (ПР) на подъем, опускание и останов манипулятора для привода вертикального перемещения задаются с пульта ручного обучения (ПРО) 36 при включении тумблера S (фиг. 6) . Сигнал положительной или отрицательной полярности подается на тиристорный реверсивный преобразователь ЭПТ 37, который управляет двигателем 38 постоянного тока. Выходной сигнал регулируется переменным сопротивлением

R3-1, расположенным на ПРО. Запись точки позиционирования привода 11 вертикального перемещения производится задатчиками положения П1-ПЗ, которые входят в блок 10 управления и включаются при записи точки позиционирования в мостовую измерительную схему с датчиком положения Д, механически связанным с приводом

1337250 данной координаты. Диагональ измерительного моста при записи подключается к микроамперметру 39, и вращением ползунка одного из задатчиков, подключенного к диагонали моста, устанавливают "0" на микроамперметре. тем самым записывая отклонение манипулятора по координате вертикального перемещения, т.е. уровень сигнала + 6 U, который должен отработать привод при работе в автоматическом режиме. Таким же способом записываются и другие точки позиционирования по остальным координатам манипулятора.

На фиг. 6 показано подключение выходного дискретного сигнала с формирователя 24 команд к блоку 10 управления. Нормально замкнутый контакт с выхода релейного элемента (фиг. 1) подключается к пульту 36 ручного обучения для формирования команды на остановку двигателя 38 в момент выхода штока 3 датчика проскальзывания в точку В характеристики в режиме ручного управления манипулятором. Момент срабатывания формирователя 24 дискретных сигналов соответствующий выходу штока датчика проскальзывания в точку В характеристики (см. фиг. 2), устанавливается с помощью регулируемого источника

26 опорного напряжения, а дополнительный визуальный контроль момента срабатывания, соответствующий этой точке, осуществляется с помощью индикаторного прибора 17, отградуированного в единицах линейного перемещения штока датчика проскальзывания. Таким образом, для записи в блок памяти блока 10 управления точки позиционирования привода 11, соответствующей моменту выхода штока

3 датчика проскальзывания 2 в точку

В (см. фиг. 2), необходимо перевести блок 10 управления в ручной режим (см. фиг. 6), поставить переключатель 16 режима работы в положение "1" (фиг. 1), установить момент срабатывания формирователя 24 дискретных сигналов, соответствующий точке В характеристики, затем с помощью пульта ручного обучения 36 (фиг. 6) произвести остановку схвата манипулятора при опускании его на объект 19 манипулирования с целью захвата его в точке В характеристики датчика проскальзывания. Затем за30

55 писать это положение по вышеизложенной методике с помощью одного из задатчиков положения П1-ПЗ. При работе в автоматическом режиме согласно записанной программе на программоноситель 27 в режиме обучения привод 11 отрабатывает управляющие сигналы, записанные на потенциомет-. рах П1-ПЗ, т.е. манипулятор останавливается в момент выхода штока датчика проскальзывания в точку В, затем после первичного сжатия объекта манипулирования поднимается (на фиг. 6 показано прохождение этих команд в автоматическом режиме). С программоносителя 27 эти команды счи. тываются фотосчитывающими устройствами 28. После считывания эти команды проходят на дешифратор 29, затем включаются транзисторные усилительные ключи УК 1-УКЗ, которые включают исполнительные реле Р1-Р3.

Исполнительные реле Р1-Р3 подключают необходимые задатчики П1-ПЗ для выработки управляющего воздействия

+ AU на усилитель-формирователь УФ?, который необходим для формирования соответствующей характеристики приПосле записи всех точек позиционирования схвата манипулятора в режиме обучения промышленного робота в блок памяти блока 10 управления и проверки запис.анной программы, блок 10 управления переводится в автоматический режим и устройство управления схватом манипулятора вместе с системой программного управления промышленным роботом работает в автоматическом режиме. При этом переключатель 16 режима работы ставится в положение "2" (фиг. 1). Схват с разведенными губками 18 опускается к объему 19 манипулирования так, что последний оказывается между губками.

При соприкосновении штока 3 датчика

2 проскальзывания с объектом 19 манипулирования он начинает подниматься и согласно приведенной характеристике на фиг. 2 выходит в точку В, при этом блок 10 управления дает команду приводу 11 вертикального перемещения схвата на остановку. Допустимое отклонение остановки схвата манипулятора в точке В определяется погрешностью позиционирования манипулятора. Точка В выбирается в отрицательной области ха1337250

45 рактеристики датчика проскальзывания с учетом допустимой погрешности позиционирования манипулятора, т.е.

В = + Ь, где д — погрешность пози5 ционирования манипулятора (фиг. 2).

После остановки схвата манипулятора в точке В согласно ранее записанной программе блок 10 управления подает команду ot, (зажим схвата) (фиг. и 5) на включение воздухораспределителя 9. После включения воздухораспределителя 9 воздух через электропневматический преобразователь (ЭПП)

8 подается н пневмоцилиндр схната 23, 15 в результате чего происходит сжатие губок 18. После соприкосновения губок схвата с объектом 19 манипулирования датчик 1 усилия сжатия, расположенный на внутренней поверхности губки, подает сигнал в блок 6 сравнения еогласно приведенной характеристике (см. фиг. 3), где он сравнивается с сигналом з адания U >,, уровень которого определяет минимальный уро- 25 вень дозированного усилия сжатия для захватываемого предмета. Этот сигнал поступает от регулируемого задат. чика 4 минимального уровня усилия . сжатия и определяется точкой П< 3р (см. фиг. 3). Разбаланс напряжений

U, — U-< = Ь У подается на вход нормирующего преобразователя 7, который преобразует нходной сигнал напряжения в унифициронанный токовый сигнал 0-5 мА и подает еro íа первый вход ЭПП 8. В результате подача воздуха в пневмоцилиндр 23 н процессе сжатия предмета снижается до уровня, соответствующего давлению 40

Р, (см. фиг. 4), которое необходимо, чтобы усилие сжатия соответствовало заданному минимальному U,,,,т.е.

ЭПП 8 дозирует подачу сжатого воздуха в пневмоцилиндр 23 в соответствии с заданным минимальным уровнем.

После отработки заданного минимального усилия сжатия блок управления согласно записанной программе 5р дает команду приводу 11 схвата на подъем предмета, В процессе выполнения этой команды при нецостаточности сжимающего усилия захватываемый объект остается на месте или в процессе подъема схвата начинает проскальзывать в губках 18. Чувствительность датчика проскальзывания, включенного по дифференциально-мостовой схеме 13, позволяет измерять перемещенне детали в микронах. Следовательно, шток 3 начинает опускаться н соответствии с фиг. 2 из точки В к точке А, и при наличии проскальзывания на выходе датчика (см. фиг. 1) появляется напряжение положительной полярности + ЬU соответствующее его характеристике, т.е. датчик проскальзывания реализует следующий алгоритм работы:

Рвес Fc > О, xoU> О, где Р— вес захватываемого предвес мета;

F, — сила сжатия, установленная задатчиком 4 минимального уровня.

Сигнал ЬU поступает на вход сумматора 5, где, суммируясь с напря. жением U>(dtJ„+U = U ), увеличивает его и тем самым автоматически и плавно повышает дополнительную дозировку сжимающего усилия губок 18 до давления в пневмоцилиндре Р (см. фиг. 3 и 4). Вследствие того, что датчик проскальзывания имеет линейную характеристику, дополнительная дозировка сжимающего усилия идет плавно, т.е. повышается точность отработки сжимающего усилия. При достаточном для захватывания усилии в процессе подъема деталь начинает подниматься вместе со схватом и шток

3 датчика проскальзывания перестает перемещаться, прекращая увеличивать сигнал дозирования сжимающего усилия

Деталь захвачена.

После ввода программы в программоноситель 27 в автоматическом режиме блока 10 управления команды считываются фотосчитывающим устройстном

28, затем дешифруются дешифратором 29

После прохождения команды сЬ (зажим схвата) согласно приведенной на фиг ° 5 схеме через транзисторный ключ 31 включается исполнительное реле 30 (ИР-1), которое подает управляющий сигнал на включение воздухораспределителя 9, при этом происходит подача сжатого воздуха через электропненматический преобразователь 8 в раоочую полость пневмоцилиндра 23, а разжим — после сброса давления в этой полости под действием пружин 21, установленных в этой полости (см. фиг. 5). Управляющий сигнал на разжим схната (сброс) вы. рабатывается после считывания с

7 13 программоносителя 27 фотосчитывающим устройством 28, и после срабатывания логического элемента И-НЕ через ключ 32 (фиг. 5) включается исполнительное реле 35 (ИР-2), которое отключает реле 34 (ИР-1), в результате воздухораспределитель 9 переключает магистраль подачи сжатого воздуха. формула изобретения

Устройство управления схватом манипулятора, содержащее привод сжатия губок схвата, блок сравнения, генератор переменного сигнала, по крайней мере один датчик усилия сжатия, установленный на губке схвата, блок управления, связанный с приводом вертикального перемещения схвата, последовательно соединенные датчик проскальзывания и усилитель, причем датчик проскальзывания выполнен.индуктивным с подвижным што— ком и двумя неподвижными обмотками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности дозирования усилия сжатия при захватывании различных объектов манипули37250 ронания, датчик проскальзывания выполнен с линейной характеристикой, а его обмотки включены по дифференци5 ально-мостовой схеме вход которой

> подключен к генератору переменного сигнала, выход усилителя через демодулятор подключен к индикаторному прибору и к переключателю режима работы, первый выход которого соединен с формирователем дискретных сигналов, выход которого в свою очередь соединен с входом блока управления, а второй выход переключателя режима работы подключен к первому сумматору, второй вход которого соединен с задатчиком минимального уровня усилия сжатия, при этом выход сумматора соединен с первым входом блока

2б сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика усилия сжатия, а выход блока сравнения через последовательно соединенные токовый усилитель и электропневматический

25 преобразователь подключен к приводу сжатия губок схвата, причем второй выход, блока управления через воздухораспределитель соединен с вторым входом электропневматического npegp образователя.

1337250

13372 50

Фир 9

Составитель С. Бугров

Редактор Л. Веселовская Техред М.Дидык Корректор E. Рошко

Заказ 4083/15 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ 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