Стенд для испытания промышленных роботов-манипуляторов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19>, (11) ш4 В 5 д 11/00

« сксощ р „. ".„ф- гь й"

i ЗВ:;r, ° ь ф ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4187993/25-08 (22) 02.02.87, (46) 23. 09. 88. Бюл. У 35 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (?2) В.А.Тимченко, А.И.Бондаренко, А.В.Романюк, Б.P.Öûðåíäîðæèåâ и В.Н.Скорина (53) 621.229.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

8 1171308, кл. В 25 J 11/00, 1982. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ IIPOMbmUIEHНЫХ РОБОТОВ-МАНИПУЛЯТОРОВ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для оценки качества функционирования роботов-манипуляторов, рабочий инст. румент которых перемещается по заданному контуру. Целью изобретения- является упрощение конструкции стенда н повышение точности измерения погрешности обработки траектории. При перемещении рабочего инструмента 21 робота-манипулятора в пространстве происходит перемещение одних концов тросов

16 и 17, другие концы которых закреплены на подпружиненных барабанах 14 и 15, и поворот вала 3 установленного на кронштейне 2. При этом поворачиваются рамки 8 и 9, на которых установлены барабаны 14 и 15, и направляющие. Информация о величине перемещения поступает в информационно-измерительный комплекс с датчиков 5, ф

12 и 13 угла поворота. 1 э.п. ф лы, 5 ил.

1425078

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для оценки качества функционирования роботов-манипуляторов, рабочий инструмент которых перемещается по заданному контуру.

Цель изобретения — упрощение конструкции стенда и повышейие точности ,измерения погрешности. 1Q

На фиг. 1 приведен стенд,,общий вид; на фиг. 2 — направляющая с роли(, ковыми механизмами; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 2; на фиг, 4— блок-схема информационно-измерительного комплекса стенда; на фиг.5— расчетная схема для определения координат точки А;.

Стенд для испытания промьппленных роботов-манипуляторов содержит уста- 20 новленный на основании 1 первый крон(,штейн 2, на котором с воэможностью поворота установлен вал 3, связанный через мультипликатор 4 с датчиком 5 угла йоворота. На концах вала 3 жест- 25 ко закреплены второй 6 и третий 7 кронштейны. В кронштейнах 6 и 7 с воэможностью поворота расположены соответственно рамки 8 и 9, которые через мультипликаторы 10 и 11 соединены с датчиками 12 и 13 угла поворота. На противоположных сторонах рамок

8 и 9 установлены барабаны 14 и 15 для намотки тросов 16 и 17 и направляющие 18 и 19 для этих тросов. Тросы

16 и 17 одним концом закреплены на вращающихся барабанах 14 и 15, а другими — связаны между собой и жестко закреплены в рабочем инструменте 20 робота-манипулятора. Направляющие

18 и 19 содержат ролики 21 и 22.

Информационно-измерительный комплекс 23 состоит из последовательно соединенных вычислительного блока 24 и цифропечатающего устройства 25.

Выходы датчиков 5, 12 и 13 угла поворота соединены с первым входом вычислительного блока 24, вторые входи которого подключены к выходам устройства управления испытуемого робота-манипулятора. Вторые выходы вычислитель.50 ного блока 24 связаны с управляющими входами датчиков 5, 12 и 13 угла поворота.

Стенд работает следующим образом..

Первоначально оператор закрепляет точку соединения находящихся в натянутом состоянии тросов 16 и 17 на рабочем инструменте 20 испытуемого робота-манипулятора. Затем с помощью пульта управления оператор выводит инструмент 20 вначальную точку тре- . буемой (эталонной} траектории его движения, в качестве которой могут быть использованы, например, прямые линии, ломанные, синусоидальные и др. кривые окружности. После этого на второй вход вычислительного блока 24 от устройства управления роботом поступает сигнал, который приводит в исходное состояние вычислительный блок

24. Последний включает цифропечатающее устройство 25. Жтим достигается синхронизация момента начала измерения положения рабочего инструмента с началом его движения. При этом с вто"" рых выходов блока 24 на входы датчиков 5, 12 и 13 поступают сигналы onроса датчиков угла .поворота, в результате чего их показания будут зафиксированы в памяти вычислительного блока 24. Положение рабочего инст- . румента робота также будет зафиксировано в памяти устройства управления.

Затем в режиме обучения осуществляется программирование перемещения рабочего инструмента робота от точки к точке, для чего оператор последовательно выводит рабочий инструмент в характерные узловые точки эталонной линии. При этом в память системы управления роботом заносятся координа" ты узловых точек эталонной линии, скорость перемещения рабочего инструмента 20 между то ками, характер движения между то;камл (линейная или круговая интерполяция}. Информация о координатах уэлэвьж точек эталон-ной линии, скорости и характера движения между точками заносится также в память вычислительного блока 24.

Одновременно с этим в память вычислительного блока 24, программно заносится информация о частоте опроса датчиков 5,. 12 и 13 угла поворота, которая при проведеьии конкретного испытания всегда постоянна и выбирается исходя из максимальной скорости движения рабочего инструмента.

После окончания режима обучения, т.е. после того, как в вычислительный блок 24 поступили координаты последней узловой точки, вычислительный блок 24 формирует массив -чачений координат всех то -.;ек эталоннсй кривой. Массив формируется таким образом, 3!

425078 чтобы время движения между двумя соседними точками эталонной кривой было равно величине, обратной частоте опроса датчиков 5, 12 и 13, Затем осуществляется воспроизведение записанной программы перемещения рабочего инструмента. В момент включения режима воспроизведения программы устройство управления роботом выдает сигнал на один из вторь|х входов вычислительного блока 24. При налинии такага сигнала вычислительный блок 24 начинает осуществлять измерение координат фактического положения рабочего инструмента 20 робота, чем достигается синхронизация моментов измерения и прохождения инструментам

20 эталонных значений координат тачек линии соединения. Измерение фактичес- 20 кого положения рабочего инструмента

20 осуществляется путем выдачи с вычислительного блока 24 по второму выходу опросных сигналов, которые поступают на входы датчиков 5, 12 и 13 угла поворота.

1

При воспроизведении программы тачка соединения тросов 16 и 17 описывает в пространстве траекторию, соатвет- q0 ствующую запрограммированной траектории движения рабочего инструмента

20. При этом рамки 8 и 9 и вал 3 поворачиваются вслед за перемещением рабочего инструмента. Подпружиненные барабаны !4 и 15, соединенные с тро-. сами 16 и 17, вращаются соответствующим образом, обеспечивая размотку о 1 или намотку тросов 16 и 17. Поворот рамок 8 и 9 осуществляется таким образом, чтобы обеспечить соасность тросов 16 и 17 и направляющих 18 и 19.

Ролики 21 и 22, установленные на входе и выходе направляющих 18 и 19, обеспечивают улучшения условий прохождения тросов по направляющим, их соосность и исключают влияние изгибов тросов на показания датчиков 12 и 13 угла поворота. Одновременно с поворотом рамок 8 и 9 через мультипликаторы 10 и 11 вращаются датчики

12 и 13, показания которых, соответствующие углам . и p поворота тросов 16 и 17, фиксируются вычислительным блоком 24. Одновременно с помощью датчика 5 угла поворота, связанного через мультипликатор 4 с валом 3, изменяется угол 2t наклона плоскости расположения тросов 16 и 17.

Таким образом, с помощью датчиков

5, 2 и !3 однозначно определяется, :аложение рабочего инструмента 20 в пространстве.

После обработки эапрограммираваннай траектории ат устройства управления па втор=":у входу вычислительного блока 24 поступает сигнал об окончании процесса измерения. Затем операт.р переводит информационноизмеригельный комплекс 23 в реха обработки информации. Информация,полученная при измерении- фактической траектории движения рабочего инструмента 20, обрабатывается с учетам эацанной скорости перемещения и частоты опроса датчиков 5, 12 и !3 угпа поворота. При в:..числении координат произвольной точки фактической траектории движения рабачега инструмента

20 (фиг, 5) вычислительный блок 24 работает па следующему алгоритму.

В памяти вычислительного блока 24 содержится величина расстояния ОС

=- а = сапэс, где точка Π— соответствует центру пересечения диагоналей рамки 8, а точка С - центру пересечения диагоналей рамки 9. Координаты

Х;, Y;, Z; точки А; определяются выр аж B HH KMH

Х; = (OR I = tA R;(tgei;

У = /К;Р;! = lA;R;Icos(;; (!)

Z; = /А,:Р;/ = jA;R; (sin, 1; .

Влнчина расстояния I A; R; I — А;СI s пP;(2)

Бпичпна расстояния, А; С а sinz,. — ) 13/

S 3-п(1 где g; = 180

Подставляя значения (А;С) в (2), а значение /А;К;1в (!), получим выра:— жения для определения координат Х;.

Y.; Z; точки А;, а siny;, sin &; egg,;

sing;

s3-пь, s 3.пД; саз 7; 1 с э " и м; s in Р s in, s in(f;

После вычисления координат Х;, Y;, Z; точки А„ вычислительньй блок

24 производит вычисление расстояния"

А, между точкой А; фактической траектории двжкения рабочего инструмен3425078

Формула изобретения

23 ш

g СЯ 9 где а, " точность измерения погрешатки9

Ь; =jOA;j-расстояние от точки 0 до точки А;

m — пороги чувствительности датчиков 5, 32 и 13 угла поворота; и — - количество импульсов на один. оборот датчика узла поворота;

k — передаточное число мультипликаторов А, 10 и. 11.. результаты вычисления погрешности

36 и точности измерения погрешности

Ь; отработки траектории рабачии инс рументом могут быть выведены на ифропечать в виде таблицы.

Точность измерения погрешности отработки траектории можно повьппать З" ва счет увеличения передаточных чисел

Мультипликаторов 4, tQ и 1 1, Подготовка програ>ьы перемещения рабочего инструмента робота по задан"

Най э талОИНОИ линии HQNBT быть вьжал вена также метОдаи внешнего праграм рамоке

5 о та 20 и точкой А; эталонной линии соединения, заданной в процессе обучения робота. Величина расстояния

D, является norpemaoc отработки программы и определяется выражением

o; = (х; -х;) +(v; -,, ) + (z; — z,.) (5) б Ю о где Х,. Y, Z — координаты точкФ А, Точность измерения погрешности отработки траектории определяется по

Формуле миравания с заданием программы на перфоленте.

Стенд для испытания промышленных роботов-манипуляторов, содержащий установленные на основании два подпружиненных барабана, два троса, каждый из которых расположен в направляющей, одни концы которых связаны между собой, а другие — закреплены на барабане, три датчика угла наворота и информационна-измерительный комплекс, связанный с выходами датчиков угла поворота, а т л и ч а ю щ и йс я тем, чта, с целью упрощения конструкции и повышения точности измерения погрешности отработки траектории, он снабжен тремя кронштейнами, первый из которых жестко связан с основанием, валом, установленным на первом кронштейне с возможностью поворота, на концах которого закреп" лены второй и третий кронштейны., и двумя рамками, установленными co" оТВс .тственно на вторОИ и третьем кронштейнах g возможностью поворота ьокруг параллельнык асей, при этом на противоположных сторонах каждой

t из рамок установлены соответственно подпрупа ненный барабан и направляющая а датчики уг. а поворота связаны соответственно с валом и Осями

2. Стенд по и,, о т л и ч а ющ и Й с я теь", -(о каждая направля цщ ая снабжена ","ч; .с y p-, ппами воли ков располож.нных =- ра;п альных плос" костях.

1425078

1425078

Составитель Ф. Майоров

Редактор В. Бугренкова Техред Л. Олийнык Корректор Н.Король

Заказ 4727/17 Тираж 908 Под

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Проиэяодственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Г!роектная, 4