Способ управления резонансной механической рукой

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в станкостроении. Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение надежности за счет улучшения режимов работы. При перемещении резонансной механической руки со схватом 4 под действием упругих элементов 3 и электродвигателя 10 на одном участке траектории к двигателю прикладывают опорное напряжение и в одной или нескольких точках измеряют скорость перемещения руки, а затем сравнивают значение скоростей в этих точках со значениями скоростей руки на втором участке в соответствующих точках и формируют значение питающего электродвигатель напряжения в виде алгебраической суммы опорного напряжения и дополнительного напряжения, величина которого является функцией величины разности между значением скорости на втором и первом участках. Участки могут быть равны между собой и точки, в которых производят измерения, располагаются симметрично относительно траектории. Возможно также непрерывное измерение с орости. 3 з.п.ф-лы, 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51у В 25,1 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4061248/08 (22) 28.04,86 (46) 07.10.91. Бюл. hL 37 (71) Институт машиноведения им. А,А.Благонравова (72) Т,С.Акинфиев (53) 621-29.72 (088.8) (56) Наука и жизнь, 1985, hh 9, с. 23, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ РУКОЙ (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в станкостроении. Цел изобретения — снижение энергозатрат и повышение надежности за счет улучшения режимов работы. При перемещении резонансной механической руки со схватом 4 под действием упругих

Изобретение относится к робощтехнике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в станкостроении.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и повышение надежности за счет улучшения режимов рабаты.

На чертеже изображено устройство для реализации способа.

Устройс во содержит подвижное звено

1 резонансной механи еской руки, связанное с основанием 2 руки упругими элементами 3. На подвижном звене имеется захват

4 для удержания переносимой детали 5 и подвижные части фиксаторов 6 и 7, ответные неподвижные части которых 8 и 9 связаны с основанием звена.

„„5Ц,„, 1682160 А1 элементов 3 и электродвигателя 10 на одном у -астке траектории к двигателю прикладывают опорное напряжение и в одной или нескольких точках измеряют скорость перемещения руки, а затем сравнивают значение скоростей в этих точках со значениями скоростей руки на втором участке в соответствуюших точках и формируют значение питающего электродвигатель напряжения в виде алгебраической суммы опорного нагряжения и дополнительного напряжения, величина которого является функцией величины разности между значением скорости на втором и первом участках. Участки могут быть равны между собой и точки, в которых производят измерения, располагаются симметрично относительно траектории. Возможно также непрерывное измерение скорости, 3 з.п.ф-лы, 1 ил, Подвижное звено механической руки связано с приводным двигателем 10 и снабженс датчиком 11 скорости звена (например, тахогенератор, дающий скорость звена относительно основания) и датчиком 12 положения звена (например, относительно основания 38eH2), Датчики 11 и 12 связаны с управляющей вычислительной машиной (УВМ) 13, управляющий сигнал от которой через усилитель

14 может подаваться на двигатель 10, Система снабжена также задатчиком 15 опорнога напряжения, связанным с двигателем, УВМ и, может быть, с датчиком 11 и (или) 12.

Задатчикапарнога напряжения в приведенном;=,ðûìeoe выделен как отдельный блок, однакс ан мажет быть реализован и с помощью YBM.

1682160

Устройс во работает следующим образом.

Пусть, например, упругие элементы отрегулированы таким образом, что положение равновесия руки без груза находится в середине расстояния между фиксированными крайними положениями. В исходном состоянии подвижное звено находится в крайнем нижнем положении, определенном фиксатором 7 и 9, и упругие элементы обладают запасом потенциальной энергии, в захвате находится переносимая деталь.

Траекторию движения подвижного звена делят на 2 участка. Например, первый участок может быть выбран от исходного положения до средней точки между исходным и конечным положением, оставшаяся часть траектории — второй участок, На первом участке траектории к приводному двигателю подходит опорное напряжение, полярность которого зависит от требуемого направления движения подвижного звена, а величина этого напряжения в зависимости от технической возможности может зависеть от заданных до начала движения уставок, от скорости, координаты в текущий момент времен, но не зависит от скоростей и координат подвижного звена в предыдущих точках траектории. В качестве опорного напряжения можно выбрать "остоянное по величине напряжение, определяемое расчетом или экспериментально таким образом, что, если подвижное звено движется без груза из исхсдной точки, то этого напряжения, прикладываемого на всей траектории, достаточнс для компенсации диссипации при перемещении звена до конечной точки, Для начала движения иэ исходного положения выводят из зацепления фиксаторы

7 и 9 и звено с грузом начинает интенсивный разгон под действием упругих элементов и питаемого опорным напряжением приводного двигателя. В рассматриваемом примере сила тяжести подвижного звена полностью скомпенсирована предварительным натягом упругих элементов; наличие же силы тяжести переносимого груза приводит к тому, что в конце первого участка скорость подвижного звена несколько уменьшится и, если бы движение на остальной части траектории осуществлялось под действием тех же сил, то подвижное звено остановилось бы, не дойдя до фиксируемого крайнего положения, Для Toro, чтобы осуществить перемещени звена до крайнего положения, необходимого orранизовать оперативную коррекцию питающего напряжения, которая ы производится на втором участке тра45

Предлагаемый способ управления приводит к симметрии движений подвижного звена 1 относительно точки, отделяющей первый участок от второго, а так как движеwe на пассивном участке началось без начальной скорости, то и в крайнюю точку второго участка (конечное положение) подвижное звено придет с нулевой скоростью, Такой результат являлся бы идеальным как с точки зрения минимизации энергозатрат, так и в связи с отсутствием удара по фиксатору в крайнем положении, однако в реальной системе в этом случае отсутствует запас устойчивости (малое изменение каких-либо параметров, дискретизация корректирующих воздействий и т.д., может привести к сбою в том случае, если остановка подвижектории. Для этого в одной, нескольких или во всех точках измеряют скорость подвижного звена с помощью датчика 11 скорости, и записывают эти значения в память УВМ

5 совместно с значениями соответствующих координат этих точек, полученных, например, от датчика 12 положения подвижного звена.

На втором участке траектории выби10 рают точки коррекции, соответствующие точкам первого участка, в которых производилось измерение скорости подвижного звена. Например, выбор соответствующих друг другу точек первого и второго участков мо15 жет быть осуществлен таким образом, чтобы эти точки были симметричны относительно точки, отделяющей пассивный участок от акТИВ НОГО.

В рассматриваемом примере в каждой

20 точке второго участка траектории УВМ обеспечивает подачу на двигатель напряжения. определенного как алгебраическая сумма опорного напряжения в этой точке и дополнительного напряжения, причем знак этого

25 напряжения противоположен знаку рассогласования, т.е, разности между значением скорости в точке первого участка, где находится подвижное звено, и значением скорости звена в соответствующей точке второго

30 участка. Величину корректирующей добавки выбирают, например, прямо пропорциональной величине рассогласования, причеь, коэффициент пропорциональности определяется расчетно или экспери35 ментально. Если рассматривается случай не непрерывной, а дискретной коррекции, то от начала первого участка до первой точки коррекции на двигатель можно подавать только опорное напряжение, от первой точ40 ки до второй — опорное напряжение с дополнительным, определяемым в первой точке коррекции и т.д.

1682160 ного звена произойдет не в крайнем поло- пассивные ежимы п жении, а вблизи не о). пассивные режимы перемещения, при киороМ праизвадят рясфиксацию руки В исхОд

Для обеспечения некоторого запаса ус- нам палажени и; ремещают к в гае тойчивости можно несколько сместить гра- . ф ь - . фиксированное п-.;. .Ожение с помощью упницу раздела первого и второго участков в 5 ругих:.. е е сторону конечного положения или при вы:.::- ементав -;,";:лектрадвигателя, а та ич а ю шийся тем, чта, с целью снижения числении рассогласования вместо скорости энерго" а, звена в соответствующей точке первого уча- те нергазатрат и повышения надежности и—

/ тем улучшения режимов рабаты, траектастка траектории брать сумму этого значения ри ю ию движения руки разбивают на два и некоторого постоянного числа. Величина 10 уча участка, при это ". на первом участке к двисмещения или величина добавки к скорости мо быть оп гателю прикладыва .От опорное напряжение могут ыть определены экспериментально. и измеряют скор сП иэто р м слишком малые значения этих па- скольких точках т-КОРОС;-ь РУКИ В ОДНОЙ ИЛИ НЕрамет ов п ив .Ольких точках траектории, затем сравничивости и р тров приведут к малому запасу устой- вают ""Hà÷åíèÿ с ния ск растей в этих точках са с ти и, следовательно, к вероятным 15 значениями ска боям, а слишком большие значения — к растеи руки на втором учанерациональным знергоэатратам. стке в соответствующих тачках и фа ми формируют значение питающего электродвигатель наОбратное движение из конечного поло- nðqæåèèÿ в ви е алгеб жения в исхо ное а та ряжения в виде алгебраической суммы зом д, а также движение с гру- опорного напряжения и другой массы происходит аналогичным 20 напряжения в а та - . дапал нител ьнага образом. пряжения, величина которого является функцией величины разности между значеСпособ может приводить к возникно- киями с о скорости на втором и первом частвению ситуации, когда скорректированное, с О " р р участках, и ее знак противоположен знаку этой напряжение имеет полярность, противопо- разности. ложную полярности опорного напряжения, 25 т.е, к такой ситуации, когда двигатель рабо- 2,С б тает на части траектории как и авля паса па и, 1, о т л и ч а ю и и с я у р емыи тем,чтатраектариюдвижениярукиделхтна

Щ два равных участка.

Способ может быть эффективно использован как в том случае, когда основание 30 " . С б;: . 2, т пОсО пап.,атличающийcя звена не является неподвижным(например тем, чта соответствующие тачки первого и на выполняет и е ы когда pîëü основания рассмотренного зве- второго участков т а тков траектории выбирают сима выполняет предыдущее подвижное эве- метричными относительно середины травяно робота), так и в том случае, когда на рассмотренном звене закреплено вместо 35 схвата последующее подвижное звено, ко- 4. Сп с б паса па пп, 1-3, О т л и ч а ю щ и йторое оказывает динамическое влияние на, с я тем, чта величин а рассмотренное звено. с я тем, чта величину дополнительного наФ пряжения выбирают прямо прапарцианаль t. Способ и авления е ормула изобретения ной величине разности между значениями . Способ управления резонансной ме- 40 скоростей в соответствующих точках первоханической рукой, имеющей активные и го и второго участков.

Составитель Ф, Майоров

Редактор Н. Лазаренко Техред M,Mñ ðãåíòàë Корректор А, Осауленко

Заказ 3371 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101