Устройство для адаптации робота к весу захватываемых деталей

 

Изобретение относится к области робототехники и может бьггь использовано в конструкциях адаптивньк роботов . Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия. Для этого устройство содержит тактильный датчик, датчик проскальзывания , усилитель, три элемента ИЛИ, два блока задержки, два RS-триггера, два пороговых элемента, два ключа, интегратор , счетчик, цифроаналоговый преобразователь, источник опорного напряжения, делитель напряжения, усилитель мощности, привод губок захвата , а также два сумматора. Работа устройства основана на регистрации сигналов о проскальзьтании, .поступаю- npix с датчика проскальзьшания во время пробных движений, если сжимающего усилия захвата недостаточно для удержания детали. Эти сигналы в виде импульс ов поступают на счетчик и изменяют его состояние, вследствие чего ступенчато растет напряжение на выходе цифроангшогового преобразователя , которое через делитель напряжения поступает на усилитель мощности, нагрузкой которого является привод губок захвата. Сжимакядее усилие губок захвата возрастает. Когда оно станет достаточным для надежной фиксации детали5 напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя поступит на усилитель мощности, минуя делитель, напряжения, вследствие чего окончательное усилие захвата увеличится, что исключит выпадение детали из пальцев захвата при манипулировании. 1 ил. (Л со со ел 00 О5

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 1395436 А1 (51)4 В 25 д 13/00 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4126636/31-08 (22) 10,07,86 (46) 15.05.88. Бюл. У 18 (71). Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О. Макарова (72) Ю.П. Кондратенко, О.М. Захаров и Г.В. Ииронец (53) 621-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 888067, кл. В 25 J 13/00, 1981.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТАЦИИ РОБОТА

К ВЕСУ ЗАХВАТЫВАЕИЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к области робототехники и может бьггь использовано в конструкциях адаптивных роботов. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия.

Для этого устройство содержит тактильный датчик, датчик проскальзывания, усилитель, три элемента ИЛИ, два блока задержки, два RS-триггера, два пороговых элемента, два ключа, интегратор, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, источник опорного напряжения, делитель напряжения, усилитель мощности, привод губок за-. хвата, а также два сумматора. Работа устройства основана на регистрации сигналов о проскальзывании, .поступающих с датчика проскальзывания во время пробных движений, если сжимающего усилия захвата недостаточно для удержания детали. Эти сигналы в виде импульсов поступают на счетчик и изменяют его состояние, вследствие чего ступенчато растет напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя, которое через делитель напряжения поступает на усилитель мощности, нагрузкой которого является привод губок захвата. Сжимающее усилие губок а

® захвата возрастает. Когда оно станет достаточным для надежной фиксации детали, напряжение с выхода цифроаналогового преобразоватеЛя поступит С на усилитель мощности, минуя делитель. напряжения, вследствие чего окончательное усилие захвата увеличится, что исключит выпадение детали из 1 4 пальцев захвата при манипулировании. Я,) ил. Сл

1 139543

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в конструкциях адаптивных роботов.

Цель изобретения — повьппение на5 дежности работы захвата и его быстродействие °

На чертеже приведена функциональная схема устройства для адаптации робота к весу захва.тываемых деталей.

Устройство содержит тактильный

1 атчик 1, датчик проскальзывания 2, усилитель 3, первый 4,, второй 5 и ретий 6 элементы ИЛИ„ первый 7 и

1 торой 8 блоки задержки, первый 9

И второй 10 RS-триггеры, первый 11 и второй 12 пороговые элементы, первый 13 и второй 14 ключ, интегратор f 5, счетчик 16, цифроаналоговый преобразователь 17, источник 18 опорно- 20

1о напряжения, делитель напряжения

19, усилитель мощности 20, привод 1 губок захвата, а также первый 2 и второй 23 сумматоры, Выход тактильного датчика 1 под- 25 лючен к первым входам первого элемента ИЛИ 4 и первого RS-триггера 9, 1 выход которого соединен с первым вхо-1 ом интегратора 15.

Выход датчика проскальзывания 2 30 через усилитель 3 подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 4, тре-тьему входу третьего элемента ИЛИ 6, второму входу второго элемента ИЛИ 5 и первому входу счетчика 16 выход ! которого через цифроаналоговый пре1 образователь 17 соединен с первым входом первого сумматора 22, подключенного вторым входом к источнику 18 опорного напряжения. Выход первого лемента ИЛИ 4 через первый блок задержки 7 соединен с первым выходом устройства и вторым входом второго

RS-триггера 10 первый вход которого подключен к входу устройства, а выход — к первому входу третьего элемента ИЛИ 6, Второй выход устройства через второй пороговьпй элемент 12 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 17.

Выход интегратора 15, второй

50 вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ 5, соединен через первый пороговый элемент 11 со входом второго блока задержки 8, вторым входом третьего элемента ИЛИ 6

55 и управляющим входом второго ключа 14. Третий выход устройства соединен с выходом второго блока задерж6 2 ки 8, вторым входом первого RS""òðèãгера 9 и первым входом второго элемента ИЛИ 5, Второй сигнальньп выход второго ключа 14, подключенного сигнальным входом к выходу первого сумматора 22, и второй вход второго сумматора 23 соединены непосредственно, а первый выход ключа 14 и первый вход сумматора 23 — через делитель напряжения 19.

Выход второго сумматора 23 через последовательно соединенные первый ключ 13, управляющий вход которого соединен с выкодом третьего элемента

ИЛИ 6, и усилитель мощности 20 подключен к приводу 21 губок.

Устройство работает следующим о6разом.

В исходном состоянии (перед захватыванием детали) губки захвата разведены, на выходах тактильного датчика 1 и датчика проскальзывания:

2 установлены сигналы нулевого уровня, первый 9, второй 10 RS-триггеры и счетчик 16 находятся в нулевом состоянии,а следовательно, на выходе цифроаналогового преобразователя 17 напряжение равно нулю, При этом напряжение на выходе первого сумматора соответствует напряжению П,„, установленному на выходе источника опорно-. го напряжения. Сигнальный вход первого ключа 13 отключен от его выхода, а сигнальный вход второго ключа 14 соединен с его первым сигнальным выходом, подключенным к входу делителя напряжения 19 с коэффициентом деления К. Поскольку выход делителя напряжения 19 связан с первым входом второго сумматора 23, то на выходе последнего установлен сигнал, соответствующий напряжению

Uo Uon K

На вход устройства подается импульс, сигнализирующий о необходимости выполнения и начале операции захватывания. Этот импульс поступает на первый вход второго RS-триггера 10 и устанавливает его в единичное состояние. Сигнал логической единицы поступает на первый вход третьего элемента ИЛИ 6, на выкоде которого также установится сигнал логической единицы, который, будучи подан на управляющий вход первого ключа 13, вызывает его срабатывание, что приводит к прохождению сигнала с выхода второго сумматора 23 на вход усили3 1395436 4 теля мощности 20, а с последнего— на привод губок захвата 21, Сигнал

Б, соответствует созданию приводом

21 губок захвата минимального (начального) сжимающего усилия. Губки

5. захвата под действием привода 21 начинают сближаться. В момент касания детали губками захвата срабатывает тактильный датчик 1, импульс с выхода10 которого поступает на первый вход первого RS-триггера 9 и на первый вход первого элемента ИЛИ 4. Этот импульс вызывает установку первого RSтриггера 9 в единичное состояние, т.е. появление на его выходе сигнала

Э соответствующего уровню логической единицЫ, который, поступая на первый вход интегратора 15, вызывает появле.ние на выходе последнего линейно íà- 20 растающего напряжения. При этом также .формируется сигнал на выходе первого элемента ИЛИ 4, который, будучи задержан первым блоком задержки 7, поступает на первый выход устройства, 25 подавая команду на пробное движение, а также на второй вход второго RSтриггера 10,, и сбрасывает его в нулевое состояние. Нулевой сигнал на выходе последнего вызывает появление 30 логического нуля на выходе третьего элемента ИЛИ б, а следовательно, сброс первого ключа 13. Усилитель мощности 20 отключается от выхода второго сумматора 23„ Робот выполняет пробное движение, т.е. приподнимает

35 захват с зажатой деталью и, если сжимающего усилия недостаточно для удержания детали, то она начинает про-. скальзывать в губках захвата что выЭ 40 зывает срабатывание датчика проскаль» зывания 2, сигнал с которого, будучи усилен усилителем 3, подается на второй вход первого элемента ИЛИ 4, на первый вход счетчика 16, на третий вход третьего элемента ИЛИ б и на второй вход второго элемента ИЛИ 5.

На выходе последнего также появляется сигнал, который подается на второй вход интегратора 15, вследствие чего напряжение на выходе интегратора 15

50 сбрасывается до нуля. Сигнал, поступивший на первый вход счетчика 16, вызывает увеличение н двоичном коде на единицу состояния на его выходе, а следовательно, и приращение напря55 жения LlU на выходе цифроаналогового преобразователя 17, которое поступает на первый вход первого сумма" тора 22, Выходной сигнал U =U +Л1

О1 аЛ сумматора 22 поступает через второй ключ 14 и делитель f9 на первый вход второго сумматора 23, на выходе которого устанавливается сигнал U =

= Uo, /К. Сигнал на третьем входе третьего элемента ИЛИ 6 вызывает появление логической единицы на выходе последнего, срабатывание первого ключа

13, через который напряжение U соответствующее следующей ступени сжимающего усилия, поступает на усилитель мощности 20, а с него — на привод 21, которыи отрабатывает новое усилие. Сигнал на втором входе первого элемента ИЛИ 4 вызывает появление сигнала на выходе последнего. Этот сигнал, будучи задержан по времени первым блоком задержки 7, что необходимо для того, чтобы привод 21 успел отработать новое сжимающее усилие, поступает на первый выход устройства и является командой на новое пробное движение.

Указанная последовательность опе1раций будет продолжаться до тех пор, пока сжимающее усилие не станет достаточным для надежной фиксации детали на губках захвата. В этом случае сигнал с датчика проскальзывания 2 при очередном пробном движении не поступит, следовательно, не поступит и сбрасываннций импульс на второй вход интегратора 15, напряжение на выходе послецнего возрастает, пока не достигнет уровня срабатывания первого порогового элемента f1, который при этом подает импульс на второй блок задержки 8, на второй вход третьего элемента ИЛИ 6 и на управляющий вход второго ключа 14. При этом сигнальный вход второго ключа 14 отключается от его первого сигнального выхода и подключается к второму сигнальному выходу. Это приводит к тому, что выходной сигнал U„ = U „+ iDU (где номер, ступени сжимающего усилия) сумматора 22 поступает на второй вход сумматора 23, минуя делитель 19, т.е. будет в К раз больше предыдущего сигнала U,, Одновременно сигнал на втором входе третьего элемента ИЛИ 6 вызывает сигнал на выходе последнего, срабатывание первого ключа 13, а следовательно, подачу увеличенного в К раз напряжения Uö; на усилитель мощности 20 и далее — на привод 21, который соответственно увеличивает сжи1395436 мающее усилие захвата, причем последнее приращение усилия необходимо для исключения выпадакия детали вследствие ускорений, возникающих при дальнейшем манипулировании. Сигнал, пос5 тупивший на вход второго блока задержки 8 и задержанный последним на время, необходимое для отработки конечного приращения сжимающего усилия, посту" пает на третий выход устройства и сигнализирует о возможности выполнения ,: роботом следующей операции, а также— -на второй вход первого триггера 9, первый вход второго элемента ИЛИ 5 и на второй вход счетчика 16, причем в первом случае сигнал сбрасывает первый RS-триггер 9 в нулевое состоя- ние, во втором, пройдя через второй элемент ИЛИ 5 и поступив íà BTclpoH -2О вход интегратора 15 сбрасывает его в нулевое состояние, а также и счетчик 16. Таким образом, устройство оказывается в исходном состоянии.

Если на предпоследнем (r-1)-м пробном шаге, количество r которых определяется разрядностью счетчика 16,,надежной фиксации детали в губках захвата не произойдет, то выходное напряжение ЬП„= rdU цифроаналоговогозО преобразователя 1/ приводит к срабатыванию второго порогового элемента

12, а следовательно, на второй выход устройства будет подан сигнал, информирующий о невозможности осуществле3» ния захвата детали, Формула из обретения

Устройство для адаптации робота к @ весу захватываемых деталей, содержащее последовательно соединенные датчик проскальзывания детали и усили-. тель, тактильный датчик, установленный на одной из губок захвата, первый блок задержки, а также привод губок

45 захвата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, оно дополнительно содержит первый элемент ИЛИ, последовательно соединенные первый

RS-триггер, интегратор, первый noporовый элемент, второй блок задержки и второй элемент ИЛИ, последовательно соединенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь, первый сумматор, второй ключ, делитель напряжения, второй сумматор, первый ключ и усилитель мощности а также второй пороговый элемент, источник опорного напряжения и последовательно соединенные второй РЛ-триггер и третий элемент ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, при этом выход тактильного датчика ,подключен к первым входам первого элемента ИЛИ и первого RS-триггера, выход усилителя подключен к второму входу первого элемента ИЛИ; к нервому входу счетчика, к второму входу второго элемента ИЛИ и к третьему входу третьего элемента ИЛИ, выход первого блока задержки соединен с выходом устройства и с вторым входом второго RS òðèããåðà, первыи вход которого соединен с входом устройства, выход второго блока задержки соединен с вторыми входами первого RS-триггера и счетчика, а также с третьим выходом устройства, выход второго элемента ИЛИ подключен к второму входу интегратора, выход первого порогового элемента подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ и к управляющему входу второго ключа, источник опорного напряжения подключен к второму входу первого сумматора, выход циФроаналогового преобразователя соединен с входом второго порогового элемента„ выход которого соединен с вторым выходом устройства, второй вход второго сумматора подключен к ,второму выходу второго ключа, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом первого блока задержки, а выход усилителя мощности соединен с входом привода губок захвата.

1395436

Составитель Н. Сергеев

Техред М.Дидык Корректор В. Бутяга

Редактор В. Ковтун

Заказ 2328/15 Тираж 908 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