Система супервизорного управления шагающего аппарата

 

И ioopemine опнникя к pooo ioi t MIIIKI и может быть И H(J ib онаш) ч икмчмч г )авюния nidi ающими тр икпорпн (ми 1.11 i. (.тнами moopt нния ян гж. i я i пны nit ние на н /мкк ги и очш i и (. ш и мм пр а ык/Kt iiponunm ( -IKUII i щии ( и i. гс ма t к i ои i и i и н, i праь и ыя i iaK)iiuio idioEidHHbit iidp, i ры рапм ы б ЮКОН (И(7СМ1.1 б 10k I IlplH Н НИЯ КОМ I, i апис и пран тюте i о комм 1апиеи и м н i им к чсированис м н с им с MI о пжа uicpi io)on iJ)O)MH)VK)iu i о прообразы траектории каж юи по и аппара i а о юк i никинм npi xi i DC nib VII , , н М v u i i I И OKI KI li1 ItI III ( 00 i I t JO )I I i ) ill H Оii 4 |i НЯЮ1 tI i illi llltpi M1 IHli i i к i a N и i i к i i i i II IX i I i Ii i И I М г И IH III I 1 I h IIi I il M IKI, И|И I- 1 v Vl1 ИI 111 14 I ( I III I H li i Ult I1 П vi1 I t I l I ИИ I I a t t H Mc Ml I H) I lit I s l )OIч in illI M 1 H Hf if )(l Hi 41It ipt О i I (M HI H) ht ) II ItI I Ь 1 И l I I ll Ml iI ) i и vi и i 1ЧИ iiin1 К ) I opoc i I it f I I и 1 l . v г i i HI и К i i чi i i at Hi oo t i i i i i н i ,) ЧИ 11ЫХ i|dfM Vl (HII t II Hi И 1ИО I I HO i I I i H HI iti iHi I 1 1 I , V

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК! ) I );) Is

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (><>Н.> i<>li:I! Ii> . !! !(((> .! lн >K:> i!с I«.<.(((! ( (((1 И, <); К;> (>(> ) f> i >1 t, (1 И .

« к > !3< (, !! Л К ((> . (. ..), Ин>! t > ><>.(ь (>,: ((((», ,1(:(11» I<(it!! ;<1,(Ill!(Н>Л .,, 1<>l! (.,(> ., >(» < (!! I1K. I,! I . I I> I I!,, i К I!; (!! » ((! >Л .<,;» >>i,> > (1«, Ы Н ;!

I, t Г (1 it „r > (i

: ((> < I.К I I..::. (.1.!

<1.1(>К::, t »! (if!: Ь»! .1Л (, (и» И i(:il(» (. !(! (Н>> . Ы ; 1<, (,t (((t ((! (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 ) 4!)5)25>40,, > )8 (22) 5 ()2.))<3 (4г) ) 15.!):!.<) !. 1>!О.1.,< (1) (i 1) 1(ау itl()-èñ«,I«,,<);3>) г«ль:кии H>l. 1>1: механики цl У иы..Ч. IS., (оы<. (с <и> 3 и 111!ститут (l!)()6л«ы нс р« ii< lil инф<>р,<;3!!Ии

М! (.(.(.Р (72) .1. I . !!1т и!11<и. l. (л 1 у>финкс >h, ;. А., 1с ВГ!НИН, H (. I урфИ(>К< ЛЬ. 3 (!

(л икар(H и )3 (3 !11(< ис<, ) (5: ) >2 1 . 2 2>! ) . 7 2 (I ) i(>(n ) (">I) ) 1 i рфи!IKt.)ь 1! (и !р М!1;

H<)l ()I О н!В(HK>(ll(<);!! 1 f>;i I t <, II(!)I!H !<>(( l I>l ы 311 ()H H. !с f1H(. ы ) Г i(I I II! I и1 > Г (I м с >. "1 ники Ч()> 2()Л!) .Ч.: (1;,i-í<> .<11, >, (<17н (54) с:(1(.ТЕ ..ЧА С,!С(11:Р(1!1 !Г )!) (!(!! () Уl l

РАН,<)1!1!1Ч 11!ЛГ АК)1!с(: I () 1((11>, ()Л (1 (57) И(ОГ)р((сни«(>it!<>< >3I«» к ро6<> гогс <ник и л10>кет ныть и«ll(>.1ь 3(>H;I II<) и (. 13< Г< 1)! Ын

Ра В.I(íèß Hldl <3K)1(tèû» тР>3нс tl() f) f Jff,1 <1È стна ы и. I I(i(ьк) иаООр! Г(II и» я н тя< I (я I! < )lit>lHl«ÍИЕ Hd 1С >KJI()(ГИ kt (<>(lll(> I И Сkl(I <ГЫЬI > f! Р>(!> .I< НИЯ, С! I аКККС <, Ирои!<НИС (<. >К! Il, lX t! 1 >31(ИI(. (.!3 С ГС Ыа С(К Г<)H I И 3 II <, . I Ь (;> (> Il f);t 13. !(,t >!», «и и) нгс го <) f.tà«<) f!(3 )itthf(llii f) Ыс I ры () i!6<> I ы

6.1<)K() J3 с Н< Тс v! ы; блок >> ll f);I и. t(. IIH» кО Ы л-! ание!3, уира нляк)н(с ГО ком ыуга!!ис.и и ыу.)ьI HIl,l(. ксированис м В с H! гсмс, 6.!<>ка !(и f)i>1 ()f)() и, <()o() л< и рук) lii(I <> II (><)< >6ра 3 ы т р()II и ка iK !О И f1<> I и >i f1 f1 d ()>I I >I; 6, 1< >к(!,)И н! I! II I i к II f>(!

1«>6р«)сни«О!н >сигс» K р<><и>!О>< лник« и мож«т 6ьlть и снО. Ii. 3< tH;! II(> t3 си< Гс ы(t л л 11f)Hk3 I«НИЯ HIHI ак)н!ИЫИ 1();3k!«II()f) ГНЫЫИ р«,1С HH Ы И.

IE(.1ь и 3()6()(тс ни я НОВЬ!и!с t! If« ft>3 I! +, ности и тонности сис!«(л)ы >,Il()dfi.)ения,;1 1;<к>К(. < !If)()!!(С НИС ЕЕ аКСII.I > и 1dltИИ. (()3 фиг. 1 иао6ра>к(на фл нк!(и<и(,1 !ьная

«ХС»f i СИ« I С МЫ С Л IIС f) ВИ.>О()1(ОI <) (!(Р i!3, I«1!» ß, на фи(. 2 структурная слсм 3 6.I<>K, > I«lf! р<)ТорОВ; HH (l)HI . > ТО >К«, 6. lок!3 ЛIИ fl(H!It>I), 4 ((. (.Л"(„„Я0,„(: . +):i > > t t< > .. ..,,! », и (!! (1!>! ((.((I(! (! 1(, (. « - ы

И <ЫС(t! » I»,,;(>(:(: !!i! I (.»

<>,I(>h .,((!(( (I< Ii t il,)< (<,(If (i », . 1, !, <;

il (>!" «Ь(,< (3:(it tl li

<>.l() K III(«(I<>();> (>I(!(;(! >, и,> (! Ь> . >1 .<Ь!» >" . Ы! ((<((. (>! (;.(. ;! . > i (I (i t,I(((,l (> I((. I > <,; !> (. < (, (1(). ) I ()I><>k . .3» l,t! I «.:>; ;< > >1; >,! .

1 >I 1 >!! I! fX 1 и; t(< (, 1

>,1,, 1! (il>t 6 <>!(«;1 1 л! с !! » ь !(1;

j)< 1И!>Iлл !(а ((it ! Тf>(>!! (< > !!! (>(!>,(« (((( и <ВОЛ! ИО 3 > I!it!if((! (Н>(-., <(<

>И(и; > i . Н! НЯЛ(fl i>!. ()6 f>i> <()iii>1> I! и и,< >. I< >K . ! Ii! i! (>ii

tl;J <(>И I . 4 X< <1, 3 (, ((Л,(è, (с I<1а я t! ик» > % <1 .

I(;I I I ((1 t! Лh,! t< !, », !« ...

Л!»> It, ii>3 <(>И((! !,,I !3!11(<,(11(:. (1).l(>к(3, kl! <()tif (к 6.1<)t> !,< ы,! «! <

II ()i! HbI >, li! <. 1 И 1>< (3>(((! f)(tt il Н,>, I h 1,(>i»1<, l1> . ((>иГ <1 >< ы;3 6 ><(t;;! к ))< .1.( <",1,>,, (I((I! (i !

" (f> H l . I J с < к l >It f

< >, i ((K (> !3: I I . t h l ; t

1634488

3 сol.id<онынныс параметры работы блоков си«г<мы; блока 2 управления коммутацией, праиляюшего коммутацией и мультиплек< ироиынием в системе; блока 3 генераторов, формирующего прообразы траекторий шагоиых цикчов каждой ноги аппарата; блока 4 линейных преобразований и блока 5 маневрирования. формирующих декартовы к<н>рдинаты конца ноги; блока 6 преобразования декартовы координат, вычисляющего

lll3рнирные углы, соответствующие заданнымм декартовым координатам конца ноги; б.loH3 7 памяти, сохраняю<цего вычисленные значения шарнирных углов каждой из ног ны промежутке цикла мультиплексирования;

II<. полнительных следHltinx сиатеM 8 шагающего аппарата, датчиков 9 контакта ног с опорной поверхностью.

Вчок 2 управления коммутацией состоит

»3 последовательно включенных задающего

litt Totioão генератора и счетчика импульсов., (иоичный выход счетчика служит выходом .>ока yitpdи.<енин коммутацией и задает

I < кущий номер ноги и. Hbtxo>t блока 2 управния коммуI ыц<ис сс>единс н с дополнитель.,<,<ч i праилякнцим входом блока 3 генера<оров, блока 4 линей lhlx преобразований, .:. >ока о маневрирования и >, праиляю<пим и <>дом блока 7 памяти.

Ьлок 3 <енерыторои (фиг. 2) включает н себя Л иденти lttbtx генераторов 10 шагоньг циклов (Л вЂ” число ног шагающего anl13pериый ttt H;toto генератора 10 соединен с цепочкой последовательно соединенных дифференпиаторы 13 и компаратора 14.

Вхо <ыми и блок Iснерыторои служат: игtt3.I 7, определяющий период шаговых циклон, диа управляющих сигнала режимы ! 1, Р2 с иыходои пульты 1 управления, 33дающих режимы блока 3 генерыторов, код

>скушсго номера ноги lt с выхода блока 2 ,правления коммутацией, а также cHI на Ibl

/. ;>3 ã÷èêîâ 9 tokIT3> Т3 кы<кдой ноги с опори и п<и>срхн<><тью. 11сриыи и второй выход»и>с OHI II3 It>l кыж.ц>го генераторы 10 <т," и <>", ш>с г пыют tld coo ãt>otal нуtolllHE информаItitoItIIt>I< входы двуx коммутаторов 11, на у <рыилнющие входы которых одновременно

iIocгx пыс1 Kod, гекуlll<. го ном pd Hoi и. Выходами блока 3 I енераторов являются иыxoдные сигналы коммутаторов 11, соответс I нуlottl,ие HciloMoc3Ttctüttûì координатам и <7, шаговоеo цикла ноги с номером fl, и логические сигналы (I) (<=1, 2, ..., Л<), л — 7) когорые формируются на выходах компараг;>pot> 14 из производных <1," первых выходIIt Ix сигналов каждого генератора. Вторые и оды всех компараторои 14 соединены с обIIteH ШИНОЙ.

Ьлок 4 линейных преобразований (фиг. 3) содер киг блок 15 кинематических параметВходами в блок 5 маневрирования являются сигналы 1 >, Vz, Vз, задающие компоненты вектора 7 линейной скорости корпуса шагающего аппарата, и сигналы <><, <>, <»ь задающие компоненты вектора его абсолютной угловой скорости, из пульта 1 управления, все выходы блока 4 линейных преобразований, код текущего номера ноги л из блока 2 управления коммутацией, логические сигналы n — О" (i=1, 2, ..., N) из блока 3 генераторов и управляющие сигналы режима

Р1, Р2 из пульта 1 управления, Ьлок 5 маневрирования (фиг. 3) содер40 жит блок 20 вычислений правых частей дифференциальных уравнений, блок 21 памяти, блок 22 интеграторов, блок 23 коммутаторов (аналогичный блоку 16, фиг. 9) и блок 24 вычитания. Первую группу входов блока 20

45 составляют сигналы Г,, 1 2, 1 з, с><, <02, <>з.

Каждый из трех выходов блока 20 соединен с соотиетствую<цим входом блока 21 памяти, выходы которого связаны с основными входами соответствующих интеграторов блока 22.

Ьлок 22 состоит, в свою очередь, из 3 Л идентичных интеграторов и схемы управления режимом их работы (фиг. 4). Вход начальных ус.човий каждого из интеграторов блока 22 соединен с соответствующим основным выходом блока линейных преобразова55 ний. а выходы интеграторов блока 22 соединены с соответствующими входами трех коммутаторов блока 23 (фиг. 9), на управляющие входы которых поступает код теку5

25 ров, блок 16 коммутаторов, состоящий из трех коммутаторов (фиг. 9), вычислительный блок 17, блок 18 поворота координат и блок 19 памяти. Выходы блока параметров, задающие компоненты векторов индивидуального смешения шаговых циклов, соединены с соответствующими входами коммутаторов блока 16.

Входами блока линейных преобразований являются вспомогательные координаты шагового цикла a<", a", из блока 3 генераторов поступающие на первую групп>< входов блока 17, компоненты вектора Л<7 общего смешения шаговых циклов и сигналы, задающие масштабные коэффициенты mi, т2, m;I и углы поворота ф, О, <(>, поступающие с выходов пульта 1 хвравления. Причем сигналы f7li, fft), mi, 1<7 — входы параметров блока 17, а компоненты вектора Q (<7, ">, <7 ", <>. " с выходов коммутаторов блока 16 входы второй < руппы вычислительного блока !7, три выхода которого вместе с сигна.<ами >(>, О, <(составляют входы блока 18 поворота координат. Каждый из трех выходов блока 18 соединен с соответствующим входом блока 19 памяти, выходы которого,являются основными выходами блока 4 линейных преобразований. Его дополнительными выходами являются выходы коммутаторов блока !6, ! 634488

Ill(ãî и(ч< j) 3 !1(>l и <;3(,,l I 6 iiih.< . Л llf)<<ВЛЕНИЯ КОМЧ, I

Вы хо,jlil < оч ч <<«1 il <01)OB < ое,(инсн!г! Одновреченно с с(х)! Ветсткл н)ш(()л<и входачи BTOрой группь) вход(>«блока 20 Вы ислений и первыми Tf>(мя входачи б н>ка 24 вычитания, три Вторых Входа к >торог0 соединены (С 00 Т B(T С Т В Ч К ) Ш И М И В Ы . ° t i. (<3 M И h Г) Ч M V T d T 0рок блока 4 линейнь::)р >бра 3<н)аний Блок вычитания выпо,l>lt н к B>1 i< трех (iдинак<>кых элементов Вычитания.

Выходы блока 24 Вычитания, являющиеся выходами блока 5 маневрирования и (оогветствующHt компонt HI ач .t<, .,, з, BBh тора декартовых ко<>плинат конца и-й но: и, соединены с с(н>ткегствук>шими Bho.(BM)3 блока 6 преобразования дс кар I <)Iti координа, 1<1)и! >. (.Хем управ.)ения режим<>ч ра(х>ты интеграторов блока ) 0<>i; с>ит из .Л 0.(инако вых Ячеек 25 режича !фи(. 4, )). t (>,(if)2 и.< пъль.га упранления и л< (н)лнит(.(<н<, ) л )ги:iB скис сигналы Il — 0" < сооткс)сткл к )((их ВыK0T(>B блока,с генера г< р; и (.Хс л:,< >, ппак.(е

HHHf,)(жимом преобра )уt г э! и t и; i!Bл< I к и,1)алы М) ..М2 t lif):iкл(I !Я, л пп;(Mè 2ti инт(. ра, ор<>к бл >к,) 22. J<. >.,j;.IH ру пп;! 2!>

С г ) ДР Р ж <1 Т Т Р Н О. j it J 1,) h. < > I< (,) а .

<.)>)ИН И 3 (<ВРИ Н Гок Hi!< ÈÊI< ) I>< ж ki Л<<1

)фи(.;>) «>Jt ржи i (>.(и,: ->. I(M< н < f t J i Hf 27 тремя (<х(>да «1 H и (<ш ->. It:;3j нт,! J1(.Ê. 1К)34АК11ЦЕJ. !1,Г1>1 28 . TB>, чя !<хо,< л<и к; кдыи.

Основные,!(равляк)!ци(()ходы 1> и 1>2 соединены с двумя Вх<»".; <и s. it мс 11 с1-11!.. и первыми входами I B(гствс нн<: (,ерко! > и второго эс!ечснтон 2)х. В I<>f>t»» ))ход)) этп. элементов соединены с в ihi>доч э. Ii. v(и!;! 27, сопо I f3k . гсл ьн ы ч входо ч к:3ih;l(i и HH(й к и 25

pt жима я В 1 Ht Tt. я с(x>1!!t т((Вл к)(,(и >! (ИГ(!Вл

fl — 0 из блока, 1 г< lft ра IOf)(>i< ()I< IIO,Iк! I<)÷;!Bгся к треть.му входл э.н Mit. if(

Выходные сигналы fl<. рв<>! <> и В,,>рвало э !ементов 28. М1 и М2 (оотке(<,1отся с управляк)шими (<хо 3,<л<н «х> гB(тсгкук>п(еЙ (руины 26 инг(гр;) (оро)3 (фи!. J).

Оснокнои Вх<>д 01, (»I ЬН<>! о ltf< Гс! р;110f>«3 каж.<ой грл нпы 26 ое.(п !с !3(.)к<>.1<>ч <0(>TВетствуюц)ей я гейки (i.f >h f "! п,(чя(и, а к,(), (НаЧаЛЬНЫХ уСЛ!ОВИй С ВЫХОЛОЧ С(Х (КЕт

IIBPBOf0, ВTOPOI И TP(Гbt. ГО ИНТСГР;1: <>I!ÎB каждой группы 26 сос (и)н ны с .ооткс <ствующими входал)и первого. второ(о и Грстlего кочмлтаторов б,tOKB 23 (фиг. !)).

kdK уже говорилось Bhllll(., три выхода

6 10ка 5 м а неврироB<, .с, .>, Ot. ;jk1пены с cooTBBTOTB>itjk)Mkt Bx0;jBMH блока б преобразования декартовых к<юрдинат. Который вычисляет )!рогpBMM>fhlB значения шарнирных углов я,, я ., ноги с текущим номером и. Эти 13()хо,(ные сигf.N>K I f« Г, 1 В K>lf jk<

f>.10KИ i, 1.), . II MHTIt ilдс н)И !!!ы )<,> -л дый из HHK содср кит . 1,Л я tt t h ".3 пачя Г>! ! устройств выборки-хр;!н(ч)ия), <>г к<>н р<„

l1HH которых зависит схечно(p(tilt нн > сt блока Если в качесткс ячейки 2!) II;tM>tl и пользуется повториT(ль i <;<к<>ч!<1,!к <и < конденсатором на сiu Вхо;(с В!<>!»> < ><Ын< конд нсатора подклк)чс и к OF)!I!i,i (>кс т быт ь Вь! Н(«.I H< i л л зано f!1 и; <Я ii, >6„

10 ляются три комчут тора . 1(3 H i Л каждый. ffpHчем h !» 1>л,: ционных входок блока пачяги и >.th !N) <,It H к входам с(к)ткетст Вук>щих H н(л .."! !ь!%1H! <

ЧЕРсЗ СООтВЕтСтВУЮШИЕ К()Н;<Г!(Л h "t Mt 1.<: i, ров 30. Управляю(3)ий Вход б.!ока ii )M

КОТОРЫЙ ПОСТЪП <)ЕГ K<),j Гt h>< !II < I <) Н<) <1< 1>.!

> )! р а Влс и ия л< >" 1 ч л т;3 « и(H

fit >i С Л !1<) 3B.!5!N>ill!Iгм!« Х(Г (,! 1 !

)ок,!!) )1;3 III 6 <,)члн,; !!i I

Л< > ГI hii.i<

Вы о.> ы я нч к п,!чя I H l> .<

В>одаЛ1И < 0(iiB(Ò< I ВЛ.<»ilk!Л,!t (Я Гt <3 !!< <1 (а Х) I)!t < >,I I «; Ji f,« <,>, 11 льт упp JB >с I!и и <).I< I

h0ЧМЛ Г«3((И<<И «1,i ll

j)1 I>l ()С i 1,1(<()!<1 Х (>, !Ohi)B < lt I t tt !

«>f>!f0! О >, ()Рак itt!I, ! !ЛЯ I.T O,jt f>?h, hi . Itt i>f l,i!

ЧС,), К ВНП it!<>H И..< 6>, «р)Л <«Л з:!.3<11!НИ < < <. (i к i гг<

Ilt 1!ЯЧ (КОО(>.1Ы <. I r) Л.i>((!Ilt t < )< < Л> пульl л правления со.(ср«л.ит 3(3,1, I I <

h.1i3 Ji(IIt 1, Гс м f)<1 л!3!I Ж(

K.I К)Я<1 I с .1И Р(<жи ч(iк J);! f)i) Г!! < >, !<>л<). <, 1) Р;113.!(f1 it H ki III<3 t f N) tf jt < >,! 1! (ЬI J) < );! (.H<. I ñл1<3 <, нс ркнз )jiff<)! <г t! I,,i <» >«ti> ()0 Г(<с i » 1(дъ к)ц(и л1 <)бра <ол>

11<>СЛс ВКЛК>ЧЕН))я !1<. «!« f,!

f!<1iIlc3f><>I l,thlOBI«l!t I i. з

6,1ОК< . Л Il f) << t f Ht<11 f>t () ы Вн с к) < l(>i . 1«. i

40 пчплльсoB. Носf>,IIBN)llj(г > Ji«! !)к<

ktl! II <,fЬСО13 H<3 < СЯНПИ . I. ) >3 Ц 1((T H 130! (> I () ill <> Г Го (I< тЧИК IIO Ч01УГ!К». и; К(,)Х< .(с

II0;, It. 10B«(1 (!H г .

;(>,(и ()I)!), !)()1, t) I! I, ilf!, 1!II), :« I0

В сооткстсткии с этил< t н! II.!. Ол

ХО 1«<, K() M Ч > I <1TOр(>К I ().1()It<1

I10 ОЧt !><., (Н Лt Г<)Н()к ikIВ iк)lt kf ВЬ(« (ii<,!< на.)ы кагкдо! о I"е.не f>;i ц(;1! <>В

50 с)ис.к> ktltpOJ>Y;31(kр< В, lit ll<)ль<уt мых I< и

l l I 3 Я, < ), l I 1 Et B h < ) B 0 l i < (3 B If t k Г < > < I < . I, гак»цс го

В (B<) K) < )чс J)t. ;1 Ь, i

В>< К)и(ИХ и !Ot K б )Oh 1 .! <1,1>f)< I!! > <г! 1

55 нейных цреобр(1.«>канин л 1;!н,I, OOГBt Tt гB< Nilll>It н < I,I I! I I! ч ft >1;I Я Л) h0fit I! I к(h l i ) f>(>В 7„, «, > г г! >!.!< чис, 1 HN)T(H к бгl(>ht, lit iit Н >< г(», !

1634488

В вычислительном блоке 17, выполняющем операции перемножения и суммирования, сначала осуществляются масштабирование и параллельный перенос шаговых циклов, заключающиеся в преобразовании вспомогательных координат о, ", о " по формулам: (1) где и, ", л" поступают с выходов коммута оров 1! блока генераторов, компоненты векторов д" индивидуального смещения иаговых циклов поступают с выходов коммуTdTopoB блока 16, а масштабные коэффициенты rn, т, m и компоненты вектора Лд общего смещения щаговых циклов поступают из пульта 1 управления.

На фиг. 7 дан пример конкретной реализации вычислительного блока 17. Схема одержит три иеремножителя сигналов и три сумматора.

В блоке !8 поворота координат выполняется умножение вектора c, " на матрицу

I1 (ф, <}, Ч } В общем случае это матрица направляющих косинусов

r " =11 !ф 0, «р}. g" (2) I1реобразование обеспечивает последовагельный поворот каждого из щаговых циклов иа углы ф, 0, q вокруг осей координат, связанных с корпусом шагающего аппарата.

Вычисленные блоком 8 значения компонент векторов 7" поступают на информационные входы блока !9 памяти. Коммутаторы блока памяти, включенные в обратном направлении (фиг. 6), в соответствии с непрерывно изменяемым кодом выбранной ноги из блока 2 управления коммутацией, подключают к соответствующим ячейкам памяти соответствующие компоненты этих векторов. Их значения устанавливаются на выходах тех трех ячеек, к которым подключены соответствующие каналы трех коммутаторов блока памяти. После появления на управляющем входе коммутаторов нового кода следуюгцей ноги коммутаторы переключаются на другой канал, т. е. подключаются три дру ие ячейки памяти, на которых будет выполняться запись значений компонент вектора, появившихся на информационных входах блока памяти в соответствии с новым кодом. На всех остальных ячейках памяти информация сохраняется до появления соответствующего кода.

Эти величины устанавливаются в качестве начальных условий на выходах соответствующих интеграторов блока 5 маневрирования.

Блок 5 маневрирования формирует согласование траектории движения концов ног робота, находящихся на опоре. Координаты концов ног находят интегрированием системы дифференциальных уравнений:

r = V + idgf> — (0 f

1 у — 1 2+Изб И! у (3) г = (3+ 4 — < >2 где компонентй Vi, Vg, V3 ектора линейной скорости V корпуса и ыь со, юз вектора угловой скорости Б корпуса в связанной с ним декартовой системе координат поступают в блок 5 маневрирования с выхода пульта управления. Начальными условиями для интегрирования системы (3) служат выходные сигналы г„" блока 4 линейных преобразований. Блок 20, осуществляющий вычисление правых частей системы (3), включает в себя только элементы, выполняющие операции перемножения, инвертирования и суммирования. Его конкретная реализация приведена на фиг. 8.

Компоненты fin /", " векторов 7" скоростей концов ног шагающего аппарата относительно его корпуса, вычисленные блоком 20, сохраняются соответствующими ячейками блока 21 памяти, который работает так же, как и блок 19. Информация с выходов блока 21 поступает на основные входы соответствующих интеграторов блока 22 (фиг. 4), осуществляющих решение системы уравнений (3), а с выходов блока 19 — на входы начальных условий.

Выходы интеграторов блока 22 поступают на соответствующие информационные входы трех коммутаторов блока 23 (фиг. 3), на управляющие входы которых поступает код текущего номера ноги с выхода блока 2 управления коммутацией. Текущие значения компонент векторов Р" — r, ", ", r " каждои ноги, которые появляются на выходах коммутаторов блока 23, используются для вычисления правых частей дифференциальных уравнений (3) в блоке 20.

Для управления конечностями координаты, ", г ", rj" конца ноги с номером и нужно преобразовать из декартовой системы координат, связанной с корпусом шагающего аппарата, в систему координат, связанную с точкой подвеса этой ноги. Это преобразование, задаваемое формулами: осуществляют три элемента вычитания блока 24. Первые сигналы на их входы поступают с выходов соответствующих коммутаторов блока 23, а вторые — с выходов ссютветствующих коммутаторов 16 блока 4 линейных преобразований. Выходные сигналы блоков вычитания х, ", х ", х, ", являющиеся компонентами вектора х " декартовых координат конца ноги с номером и, поступают на соответствующие входы блока 6 преобразования декартовых координат (фиг. 1).

Конкретная реализация блока 6 зависит от кинематической схемы ноги шагающего аппарата.

Три выходных сигнала блока 6 преобразования декартовых координат, соответст1634488

Формула изобретения вующих программным значениям шарнирных углов а, ", а ", а " ноги с текущим номером п, постуйают на соответствующие входы блока 7 памяти, а его выходные сигналы, в свою очередь — на входы исполнительных следящих систем 8 шагающего аппарата. Блок 7 памяти работает аналогично блокам 19 и 21.

Общие для всех ног параметры формируются в пульте управления, При этом в качестве первичных оператор задает параметры: ть тг, тз, определяющие размер шагового цикла по трем направлениям; -- изменение угла курса за один шаг; V> — скорость изменения клиренса; ь — — скорость изменения угла крена; ьг — скорость изменения угла тангажа и T сигнал, определяющий период шагового цикла. Соответствующие им вторичные параметры Гi, лагг, Лд», ф 0, wz вычисляются в пульте управления по формулам: ф

Vi =m)7; Лд,з=-Я;dt; )q..=(widt; ! г,=тг7, w»=pl, 0=iwgdt.

Схемы, реализующие эти соотношения, могут быть легко осуществлены, например, иа элементах аналоговой техники. Конкретная реализация взаимосвязей между первичными и вторичными параметрами может зависеть от типов датчиков задаюгцего органа и его конструкции, которые моут быть различными.

Работа системы супервизорного управления шагающего аппарата зависит также от сигналов Р1, Р2, определяк ших режим работы интеграторов блоков 3 и 23. Каждый из этих логических сигналов, которые формируются в пульте управления с помощью переключателей режимов, может принимать два значения, ссютветствующих уровням логического «О» и логической «1».

Сигналы Pl и Р2 соединены, во-первых, с управляющими входами интеграторов всех генераторов шагового цикла (фиг. 2). Причем сигнал Р! подключен к шине «Исходное состояние», а Р2 — к шине «Хранение».

Кроме того, сигналы Р! и Р2 соединены с основными управляющими входами блока 22 интеграторов (фиг. 4), а внутри блока эти сигналы соединены с двумя входами каждой ячейки 25 режима (фиг. 5). Третьим входом каждой ячейки является ссютветствующий сигнал п 0 " из блока 3 генераторов. В зависимости от уровней этих трех сигналов выходн(г е сигналы М! " и М2 могут находиться в четырех состояниях.

В режиме «Исходное положение» генераторы 10 шаговых циклов (фиг. 2) находятся в некотором начальном состоянии. соответствующем параметрам, утанонленным в блоке 12 параметров.

За время т, равное одному циклу работы счетчика тактовых импульсон блока 2 (T время счета от до Л ), на выходах всех ячеек памяти блоков 19, 21 и 7 установятся зна10

55 чения компонент соответствующих некторов для этого начального состояния. Информация на выходах блоков памяти будет постоянно обновляться через время т, так как тактовый генератор в блоке 2 управления коммутацией работает непрерывно.

Все интеграторы блока 5 маневрирования также находятся в «Исходном положении», поэтому положение ног шагающего аппарата будет определяться блоком 4 линейных преобразований, выходы которого являются входами начальных условий этих интеграторов.

Движение аппарата осуществляется в режиме «Пуск». После нажатия на пульте управления соответствующей клавиши интеграторы генераторов шагового цикла переходят в состояние «Решение» и на их выходах начинают формироваться вспомогательные координаты шаговых циклов о," (t), и"(7) в соответствии с параметром 7, определяющим период шагового цикла. Одновременно с формированием траекторий шаговых циклов вырабатываются логические сигналы

n — 0 . показывающие, что в фазе переноса или в фазе опоры находится соответствующий генератор, Компараторы 14 (фиг. 2) подключены так, чтобы в фазе переноса логический уровень этих сигналов был равен

«О», а в фазе опоры — «!».

Сигналы ф:= — 7)", в свою очередь, определяют режимы работы соответствующих интеграторов блока 5 маневрирования. Траектории движения ног, находящихся в фазе переноса, задаются блоком 4 линейных преобразований, так как соответствующие группы интеграторов блока маневрирования при п — 0=«0» находятся в состоянии «Слежение» и их выходные сигналы совпадают с сигналами на входах начальных условий.

Движение опорных ног, для которых сигнал

n — A=«)», задается блоком маневрирования путем интегрирования системы (! ) дифференциальных уравнений, так как соответствующие интеграторы блока маневрирования находятся н режиме «Решение».

В режиме «Останов» все интеграторы системы управления переходят в состояние

«Хранение». Программные положения ног сохраняются неизменными, так как содержимое ячеек памяти блока 7 постоянно обновляется «замороженными» значениями шарнирных углов с выходов блока 6 преобразования декартовых координат, на входах которого сигналы из блока 5 маневрирования также «заморожены», т. е. выходные сигналы интеграторон неизменны, а коммутаторы непрерывно подключают одни и те же (нообще говоря, разные для разных ног) значения соответствующих координат.

1. Система супервизорного управления шагающего аппарата, содержащая иосле1634488

30 довательно соединенные блок генераторов, блок линейных преобразований, блок маневрирования и блок преобразования декартовых координат, а также блок исполнительных следящих систем, пульт управления и датчики контакта ног с опорной поверхностью, выходы которых соединены с управляющими входами блока генераторов, при этом выходы задания параметров пульта управления соединены с соответствующими входами блока генераторов, блока линейных преобразований, блока маневрирования, а выходы задания режима пульта управления соединены с соответствующими входами блока генераторов и блока маневрирования, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и точности, а также упрощения эксплуатации, в нее введены блок памяти и блок управления коммутацией, выход которого соединен с дополнительным управляющим входом блока генераторов, блока линейных преобразований, блока маневрирования и управляющим входом блока памяти, информационные входы которого соединены с ссютветствуюшими выходами блока преобразования декартовых координат, а выходы блока памяти соединены с входами блока исполнительных следящих систем, кроме того, дополнительные управляющие выходы блока генераторов соединены с дополнительными входами режима блока маневрирования.

2. Система по и. 1, отличающаяся тем, что блок генераторов содержит блок параметров, два коммутатора и по числу ног шагающего аппарата одинаковые цепочки из последовательно соединенных генератора шагового цикла, дифференциатора и компаратора, выходы каждого из которых являются управляющими выходами блока генераторов, параметрический вход блока енераторов соединен с входом блока параметров, выходы которого соединены с соответствующими входами всех генераторов шагового цикла, первый выход каждого генератора шагового цикла соединен также с соответствующим входом первого коммутатора, а второй выход каждого генератора шагового цикла соединен с соответствующим входом второго коммутатора, причем управляющие входы коммутаторов соединены с дополнительным управляющим входом блока генераторов.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок линейных преобразований состоит

50 иэ последовательно включенных блока кинематических параметров, блока коммутаторов, вычислительного блока, блока поворота координат и блока памяти, при этом выходы блока памяти и блока коммутаторов связаны с соответствующими выходами блока линейных преобразований, а вторые входы вычислительного блока, блока поворота координат, управляющий вход блока памяти и блока коммутаторов соединены с соответствующими входами блока линейных преобразований.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок маневрирования содержит последовательно соединенные блок вычислений, блок памяти, блок интеграторов, блок коммутаторов и блок вычитания, выходы которого связаны с выходами блока маневрирования, при этом выход блока коммутаторов также соединен с входом блока вычислений, а управляющий вход блока памяти и блока коммутаторов и вторые входы блока вычислений, блока интеграторов и блока вычитания связаны с соответствующими входами блока маневрирования.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что блок интеграторов содержит идентичные каналы, количество которых соответствует числу ног шагающего аппарата, каждый из которых содержит последовательно соединенные ячейки режима и группу интеграторов, выходы которых связаны с выходами блока интеграторов, а входы ячеек режима и остальные входы групп интеграторов связаны с соответствующими входами блока интеграторов, кроме того, каждая из ячеек режима содержит трехвходовый элемент ИЛИ-НЕ и два двухвходовых элемента

ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ, выходы которых связаны с выходами ячейки, выход элемента

ИЛИ-НЕ соединен с одним из входов каждого элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ, другие входы которых, а также входы элемента

ИЛИ-НЕ связаны с соответствующими входами ячейки.

6. Система по пп. 1, 3 и 4, отличающаяся тем, что блок памяти состоит из трех одинаковых каналов, каждый из которых содержит ячейки памяти по числу ног шагающего аппарата и коммутатор с тем же числом каналов, причем вход каждого канала блока памяти через соответствующий канал ком. мутатора связан с соответствующей ячейкой памяти, выходы которых соединены с выходами блока памяти, а его входы связаны с соответствующими входами коммутаторов.

1634488!

634488

vs(ll) !

634488

L) l634488

Риг 7

Ш

CO)

Риг.б

1634488 (и)

q (Л)

Редактор А Маковская

Заказ 722

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж -35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул Гагарина, 101, (1)

9 1 у (2) (g (1

4 (; фг)

z г

)(„4 (1) (с тг!

Чу

Составитель И. Афонин

Техред А. Кравчук Корректор О. Ципле

Тираж 486 Подписное