Устройство для управления дистанционным манипулятором
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных копирующих манипуляторов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет снижения нагрузочных моментов на руку оператора. Для этого в устройство введены нелинейный элемент, интегратор и сумматор, обеспечивающие снятие с руки оператора момента нагрузки от свободно перемещаемых объектов. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5П5 В 25 .) 13/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 582960 (21) 4412996/08 (22) 18.04.88 (46) 23,05.91, Бюл. № 19 (72) В.П.Березкин, Л.M.Ëåâøèí. В.Ф.Сусловв и M.Ñ. Гудков (53) 621-229,72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 582960, кл, В 25 J 11/00, 1978, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИСТАНЦИОННЫМ МАНИПУЛЯТОРОМ
Изобретение относится к робототехнике, может быть использовано при создании дистанционных копирующих манипуляторов и является усовершенствованием устройства по авт,ca. ¹ 582960.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства эа счет снижения величины нагрузочных моментов на руку оператора, На чертеже и редставлена функциональная схема устройства.
На схеме указаны: электропривод 1, упругий элемент 2, датчик 3 момента, первый сумматор 4, усилитель 5, злектрогидроусилитель 6, гидропривод 7, датчик 8 давления, датчик 9 угла исполнительного органа, второй сумматор 10, датчик 11 угла задающего органа, третий сумматор 12, нелинейный элемент 13 типа "сухое трение", интегратор
14, оператор 15 и нагрузка 16 (сменный инструмент).
Устройство работает в двух режимах: режиме выполнения операций со свободными объектами и в режиме выполнений операций с объектами, на движение которых наложены внешние механические связи.
„„ЯЦ„„1650428 А2 (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных копирующих манипуляторов.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет снижения нагрузочных моментов на руку оператора. Для этого в устройство введены нелинейный элемент, интегратор. и сумматор, обеспечивающие снятие с руки оператора момента нагрузки от свободно перемещаемых объектов, 1 ил.
Различие режимов работы устройства основано на различии величин скорости изменения моментов при выполнении манипуляторным устройством операций с объектами, имеющими внешние механические связи, и с объектами (инструментом), не имеющими этих связей. Так, при работе со свободными объектами максимальные величины (dMrni/Ф)макс скорости изменения момента, действующего на гидропривод 7, не превышают значения с
Р мха кс (1)
t макс где оз„акц — максимальное значение угловой скорости перемещения объекта относительно выходного вала гидропривода;
ii — приведенное к валу гидропривода 7 плечо момента от действия объекта 16;
Po6 " — грузоподъемность манипуляторного устройства;
i — порядковый номер сустава манипуляторного устройства.
Выполнение- операций с объектами, имеющими внешнюю механическую связь, сопровождается резким изменением момента Mrn . Величина скорости изменения
1650428 момента, 1Агп его сигнала аналога с датчиком 8 давления пропорциональна жесткости механической связи и жесткости механической характеристики гидропривода 7 и более чем на один, два порядка превышает значение, определяемое выражением (1).
В предельном случае, ко-да эти жесткости абсолютны, то даже при сколь малой скорости сближения звена исполнительного органа с обьектом типа "упор" моментная реакция при их соударении изменяется скачком.
В режиме работы устройства со свободными объектами, когда выполняется условие
dMrn; (d Mrna)
dt
< от оператор 15 воздействует на упругий элемент 2, угол закрутки которого замеряется датчиком 3 момента, и вырабатывается сигнал, пропорциональный силовому воздействию оператора 15, Зтот сигнал поступает на первый вход первого сумматора 4. На втором входе первого сумматора 4 сигнал отсутствует, так как излом выходной характеристики элемента 13 типа "сухое трение" пропорционален величине (dMrni/dt)>a c.
Сигнал с первого сумматора 4 подается через усилитель 5 и электрогидроусилитель 6 на гидропривод 7, Выходной вал гидропривода 7 при этом перемещается со скорость.о, не зависящей от массы объекта 16 (инструмента), чем и обеспечивается снижение физических нагрузок на оператора 15, Злектропривод 1 осуществляет слежение своего выходного вала за положением выходного вала гидропривода 7 по сигналу второго сумматора 10, пропорциональному разности угловых положений электро- и гидроприводов 1 и 7, Информация об угловых положениях снимается, соответственно, с датчиков 11 и 9, В процессе работы с объектом 16, имеющим внешн ою связь, например гайковертом, измерение момента dМгп /dt, связанное с изменением его положения, ма5 ло, Составляющая, пропорциональная реакции связи, выделяется на выходе третьего сумматора 12 почти полностью. Сигнал с интегратора 14 в правильно отрегулированном устройстве практически неизменен и
10 пропорционален моментной загрузке гидропривода 7 от массы объекта 16, так как
-величина (дЬ гf1i/dt)Ma dMrn; I в этом режиме. Поэтому на втоО1 рой вход первого сумматора 4 подается сигнал, пропорциональный реакции связи, а скорость перемещения выходного вала гидропривода 7 пропорциональна разности сН 20 лового воздействия оператора 15 и реакции связи объекта 16. Здесь оператор 15 ощущает на упругом элементе 2 силовое воздействие объекта 16, что совершенно необходимо для такого рода операций. Функции элект25 ропривода 1 здесь не меняются. Применение изобретения позволяет значительно снизить нагрузку на руку оператора при перемещении несвязанных объектов. Формула изобретения Устройство для управления дистанционным манипулятором по авт.св. N. 582960, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 35 расширения функциональных возможностей устройства за счет снижения величины нагрузочных моментов на руку оператора. устройство дополнительно содержит последовательно соединенные нелинейный эле40, мент, интегратор и третий сумматор, через второй вход которого выход датчика давления подключен к второму входу первого сумматора и входу нелинейного элемента, 1650428 Составитель Е. Политов Редактор Н. Тупица Техред ММоргентал Корректор В. Гирняк Заказ 1573 Тираж 474 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ilo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
