Устройство для полунатурного моделирования робота

 

Изобретение относится к системам автоматизированного проектирования машин и может быть применено для автоматизированного проектирования роботов модульного типа. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования поступательного и вращательного движения робота. Цель достигается введением в устройство управляемого электромагнитного тормоза, расположенного на опорном валу, дифференциального усилителя , индикатора, инвертора, блоков моделирования вращательного и поступательного движений. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 06 G 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

=-- (21) 4150923/24-24 (22) 24. 11-. 86 (46) 15.12.88. Бюл. 9 46 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.Л.Мельнинкайте, Г.П.Петарене и И.Ю.Скучас (53) 681. 333 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 822221, кл. G 06 С 7/66, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1113817, кп. G 06 G 7/48, 1985.. (54)- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РОБОТА

„,SU„„1444833 А1 (57) Изобретение относится к системам автоматизированного проектирования машин и может быть применено для автоматизированного проектирования робо" тов модульного типа. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей sa счет моделирования поступательного и вращательного движения робота. Цель достигается введением в устройство управляемого электромагнитного тормоза, расположенного на опорном валу, дифференциального усилителя, индикатора, инвертора, блоков моделирования вращательного и поступательного движений. 2 ил.

1444833

Изобретение относится к системам автоматизированного проектирования машин и может быть применено для автоматизированного проектирования робо5 тов модульного типа.

Цель изобретения †. расширение функциональных возможностей за счет моделирования поступательного и вращательного движения робота. 10 На фиг. 1 изображена схема робота; на фиг. 2 — полунатурная модель робота °

Устройство содержит блок 1 (фиг.2) моделирования вращающейся стойки Э1 (фнг. 1), состоящий иэ двигателя 2, соединенного через редуктор 3 с опорным валом 4 блока, и датчика 5 ускорения вращения вала, выход которого через последовательно соединенные ин- 20 теграторы 6 и 7 подключен к входу двигателя 2, кроме того, устройство содержит управляемый электромагнитный тормоз 8, надетый на вал 4 блока, к электромагнитам 9 которого подключен 25 выход датчика 10 момента через дифференциальный усилитель 11, к второму входу которого подключен выход интегратора 7 через сумматор 12. На второй вход сумматора 12 подключен его 30 же выход через последовательно соединенные интегросумматор 13 и интегратор 14, в свою очередь к второму входу интегросумматора 13 подключен выход источника 15 постоянного напря- 35 жения. Устройство содержит также индикатор 16, к первому входу которого подключен выход интегратора 14 через инвертор 17, а к второму входу — выход датчика 10 через последовательно 40 соединенные блок 18 умножения и интеграторы 19 и 20, причем выход интегратора 19 соединен с вторым входом блока 18 умножения, а к второму входу интегратора 19 подключен выход источ- 44 ника 21 постоянного напряжения. Сумматор 12, интегросумматор 13, интегратор 14, источник 15 постоянного напряжения образуют блок 22 моделирования вращательного движения звена Э2. Блок

18 умножения, интегросумматор 19, ин50 тегратор 20, источник 21 постоянного напряжения образуют блок 23 моделирования поступательного движения звена 32.

Устройство работает следующим образом.

Колонна робота — вращательное звено Э1 взнмодействует с поступательновращательным звеном Э2, Колонна робота представляется реальной, а звено

Э2, включающее также схват и перемещаемую деталь, — формализованной частью. Координата вращательного перемещения звена Э2 относительно звена 31 определяется решением уравнения вида

Iq +С(су,-cp,) +È,=о, (1) где I — - приведенный момент инерции звена Э2 относительно оси колонны 31 (фиг. 1);

М вЂ” момент нагрузки на звено Э2; ф — угол поворота колонньц

С вЂ” жесткость узла связи между звеньями Э1 и 32.

Для решения уравнения (1) на вход сумматора 12 подается сигнал, пропорциональный величине g с выхода интегратора 14 через весовой коэффициент и сигнал с выхода интегратора 7, пропорциональный величине ®, также через весовой коэффициент С. На выходе сумматора формируется сигнал С (Ч -ч",) который поступает на первый вход интегросумматора 13 через весовой коэффициент 1/1, С помощью источника 15 постоянного напряжения на второй вход интегросумматора 13 подается сигнал, пропорциональный величине i/I N1. При этом на его входе согласно уравнению (1) формируется сигнал — ф, а на его выходе — сигнал, пропорциональный (p . Он поступает на вход интегратог" ра 14, а на его выходе образуется сигнал -Cf<, чем осуществляется решение уравнейия (1) .

Сигнал, сформированный на выходе сумматора 12, пропорционален моменту, действующему на реальную часть— колонну со стороны моделируемой части, т.е. звена 32. Он поступает на второй вход дифференциального усилителя 11, в котором сравнивается с сигналом, пропорциональным действительному моменту, действующему на колонну, и поступающим на первый вход усилителя 11, этот сигнал измеряется датчиком 10 момента. Если сигнал на первом входе усилителя 11 меньше сигнала на втором входе, на выхоце усилителя 11 выдается сигнал, который при поступлении на электромагниты 9 тормоза 8 вызывает силу прижатия между его элементами, что создает момент сопротивления вращению колонны. Он измеряется с помощью датчика 10 момента, и величина сигнала на г1ервом входе усилителя возрастает. Когда она

14448 метров. достигает и даже превышает величину на втором входе усилителя 11, сигнал на выходе усилителя 11 уменьшается.

Следовательно, уменьшается и момент, задаваемый тормозом 8. Таким образом, момент, задаваемый тормозом, является пропорциональным сигналу на втором входе усилителя 11, а также величине

С (q,-q,).

Звено Э2 также совершает поступательное движение, которое определяется решением уравнения вида

mX+(K(M)X=K,Ìä, (2)

15 где m — масса звена Э2, включая массу перемещаемой детали;

К(И) — коэффициент трения как функцияот момента И, действующего между звеньями Э1 и Э2; 20

М вЂ” момент двигателя обеспечи4

У вающего поступательное движение звену 32;

К вЂ” коэффициент трансформации вращательного движения связи меж-25 ду звеньями Э1 и Э2 в поступательное.

Решение уравнения осуществляется следующим образом.

На первый вход блока 18 умножения ч0 подается сигнал как функция момента

М, который измеряется датчиком 10 и зависит от конструктивных, кинематических и технологических параметров, а также точностных характеристик робо3S та. На второй вход блока 18 умножения через весовой коэффициент 1/ш с выхода интегросумматора 19 подается сигнал — Х, и на выходе блока 18 умноже1 1 ° ния образуется сигнал (K(M)l --Х ко- 40

-i m торый поступает на второй вход интегросумматора 19. На его первом входе с помощью источника 21 постоянного напряжения через весовой коэффициент 45

1/m формируется сигнал, пропорциональный (1/m)NA, и тем самым на входе формируется сигнал Х, а на выходе — сигнал -Х, который поступает на вход интегратора 20. На его выходе получается сигнал Х, который поступает на первый вход индикатора 16, на второй вход которого поступает сигнал (p из интегратора 14. На его выходе образуется сигнал -с, а на выходе инвертора 17 получаем сигнал (На индикаторе 16 осуществляется визуальный контроль перемещения звена Э2 в плоскости координат Cgz и Х. Так

33 4 изменением коэффициентов на входах блоков 12,13, 18 и 21 изменяются динамические параметры моделируемой части робота. Изменение параметров производят, наблюдая поведение звена Э2 на экране индикатора 16, например, наблюдая точность позиционирования, время перехода с одного значения в другое и т.д. и определяя желаемое или оптимальное значение в заданной области возможного изменения упомянутых параФормула и з о б р е т е н и я

Устройство для полунатурного моделирования робота, содержащее блок мо" делирования вращающейся стойки, состоящий из первого и второго интеграторов, двигателя, вал которого кинематически связан с редуктором, выходной вал которого является опорным валом блока моделирования вращающейся стойки, датчика момента, датчика ускорения вращения вала, выход которого через последовательно соединенные первый и второй интеграторы подключен к входу двигателя блока моделирования вращающейся стойки, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования .поступательного и вращательного движения робота, оно содержит управляемый элект.ромагнитный тормоз, расположенный на опорном валу, дифференциальный усилитель, индикатор, инвертор, блок моделирования вращательного движения, содержащий последовательно соединенные источник постоянного напряжения, интегросумматор, интегратор и сумматор, другой вход сумматора соединен с выходом второго интегратора блока вращающейся стойки, а выход — с другим входом интегросумматора и первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу датчика момента блока вращающейся стойки, выход дифференциального усили- теля подключен к электромагнитам управляемого электромагнитного тормоза, выход интегратора блока моделирования вращательного движения соединен через инвертор с первым входом индикатора, блок моделирования поступательного движения, включающий последовательно соединенные блок умножения, интегросумматор, интегратор, а также подклю ченный к второму входу интегросумма5 1444833 6 тора источник постоянного напряжения, сумматора блока моделирования поступервый вход блока умножения соединен, пательного движения, выход интегратос выходом датчика момента блока вра- ра блока моделирования поступательщающейся стойки, второй вход блока ного движения подключен к второму 5 умножения соединен с выходом интегро- входу индикатора.

4Ьа 8

Составитель В.Геча

Редактор Т.Парфенова Техред М.яндык Корректор В.Романенко

Заказ 6509/51 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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