Телеуправляемый манипуляционный комплекс

 

Изобретение относится к полуавтоматическому телеуправлению манипуляторами. Цель - повышение эффективности телеуправления манипулятором, облегчение работы оператора, повышение качества и увеличение скорости выполнения операций. Задающая рукоятка (Р) установлена на поворотном основании (О), соединенном механической связью с указателем (У) положения телекамеры (Т). Оператор управляет положением Т, вращая У. При этом одновременно с У вращается О на котором установлена Р. В такой системе телеуправления манипулятором независимо от положения Т сохраняется неизменной зависимость между направлением движения Р и направлением движения схвата манимпулятора, наблюдаемым на экране телемонитора. 2 ил.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 25 ) 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4698480/08 (22) 31.05,89 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Дальневосточный политехнический институт им, В, В. Куйбышева (72) Г. П. Кихней, Ю. В, Миляновский, В. Ф. Филаретов и Ф. Д. Юрчик (53) 621 229 72(088 8) (56) Медведев В. С., Лесков А. Г., Ющенко А. С.

Системы управления манипуляционных роботов, M.: Наука 1978, с. 63, рис. l. 17. (54) ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМЫЙ МАНИПУЛЯЦИОННЫЙ. КОМПЛЕКС (57) Изобретение относится к полуавтоматическому телеуправлению манипуляторами.

Изобретение относится к области управления манипуляционными системами, а именно к средствам для полуавтоматического управления, объектами, имеющими несколько степеней подвижности.

Целью изобретения является повышение эффективности управления.

На фиг. 1 изобра>кена функциональная схема телеуправляемого манипуляционного комплекса (вид сверху на рабочую зону манипулятора и вид сбоку на задающую рукоятку и указатель поло>кения телекамеры); на фиг. 2 — задающая рукоятка и указатель поло>кения телекамеры, вид сверху.

Телеуправляемый манипуляционный комплекс содержит манипулятор 1 с первым

2, вторым 3 и третьим 4 взаимно ортогональными, телескопическими перемещаемыми звеньями, задающую рукоятку 5, имеющую первую 6 и вторую 7 вращательные степени подвижности с взаимно ортогональными осями вращения и третью 8 телескопическую степень подвижности, ось которой перпендикулярна оси вращения второй сте„„5U„„1717336 А1

Цель — повышение эффективности телеуправления манипулятором, облегчение работы оператора, повышение качества и увеличение скорости выполнения операций, Задающая рукоятка (P) установлена на поворотном основании (О), соединенном механической связью с указателем (У) положения телекамеры (Т). Оператор управляет положением Т, вращая У, При этом одновременно с У вращается О на котором установлена

Р, В такой системе телеуправления манипулятором независимо от положения Т сохраняется неизменной зависимость между направлением движения Р и направлением движения схвата манимпулятора, наблюда-! емым на экране телемонитора, 2 ил. пени 7 подвижности, первый 9, второй 10 и третий 11 датчики положения, установленные соответственно на первой б, второй 7 и третьей 8 степенях подвижности задающей рукоятки 5, выходы которых электрически соединены с соответствующими входами следягцих по скорости систем 12-14 управления соответствующими звеньями 2 — 4 манипулятора 1, указатель 15 положения телекамеры 16, механически соединенный с четвертым датчиком 17 положения, выход которого электрически соединен с входом следящей по углу системы 18 управления положением телекамеры 16 с осью 19 вращения, параллельной продольной оси третьего звена 4 манипулятора 1, и телемонитор 20, Задающая рукоятка 5 установлена на поворотном основании 21 с осью 22 вращения, параллельной изображению на экране телемонитора 20 третьего звена 4 манипу- . лятора 1, причем поворотное основание связано с указателем 15 положения телекамеры механической связью с передаточным

1717336 отношением, равным единице, таким. образом, что это основание 21 и указатель 15 положения телекамеры имеют противоположные направления вращения, при этом в начальном положении 23 оптическая ось 24 телекамеры 16 параллельна продольной оси первого звена 2 манипулятора 1, а ось вращения первой степени 6 подви>кности задающей рукоятки 5 параллельна плоскости экрана телемонитора 23.

Схват 25 манипулятора может занимать любое положение в рабочей зоне 26 манипулятора. С рабочей зоной манипулятора связана правая ортогональная система координат Х, У, Zтаким образом,,что движению схвата вдоль осей координат соответствует телескопическое перемещение первого, второго и третьего звеньев манипулятора, Скорость движения схвата V имеет проекции на оси координат соответственно Vx, Vy. Ч, что соответствует скоростям перемещения первого, второго и третьего звеньев манипулятора. С основанием 21, на котором установлена задающая рукоятка 5, связана система координат Х), Yl (фиг. 2}. Ось Х ортогональна оси вращения первой степени 6 подви>кности, а ось Yi ортогональна оси вращения второй степени

7 подви>кности задающей руколтки 5. Система координат Xt, Yi расположена в плоскости, перпендикулярной оси 22 вращения основания 21. Величина А отклонения задающей рукоятки имеет проекции на осях Уь

% соответственно Ах, Ау и задает движения звеньев манипулятора Vx=KAx>, Vy=KAy>, где К вЂ” коэффициент пропорциональности следящих систем, Телескопические перемещения третьей степени 8 подвижности задающей рукоятки 5 задают скорость Vz, Нулевым отклонениям в первой

6, второй 7 и третьей 8 степенях подвижности задающей рукоятки 5 соответствует неподвижное положение звеньев манипулятора 1.

Телеуправллемый комплекс работает следующим образом, Величину и направление скорости движения схвата 25 манипуллтора оператор задает, отклоняя задающую рукоятку 5 в требуемом направлении. Сигналы, снимаемые с датчиков 9 — 11 положения, установленных в соответствующих степенях подвижности задающей рукоятки 5, поступают на входы соответствующих следящих систем 12 — 14 и определяют скорости дви>кения звеньев 2 — 4 манипулятора 1.

Вращая указатель 15 положения телекамеры, оператор задает необходимое в данный момент угловое положение телекамеры 16. Сигнал с выхода четвертого датчи5

55 ка 17 положения поступает на вход следящей системы 18 управления положения телекамеры, которая работает таким образом, что угол поворота телекамеры равен углу поворота указателя положения телекамеры.

При любом поло>кении телекамеры дви>кению третьего звена манипулятора 1 соответствует движение изображенил схвата манипулятора на экране телемонитора в направлении, параллельном оси 22 вращения основания 21.

В начальном положении, когда угол а равен нулю, оптическая ось 24 телекамеры

16 параллельна оси Х, а ось Х перпендикулярна поверхности экрана телемонитора.

Для задания движения схвата манипулятора, например, в направлении, параллельном оптической оси телекамеры, оператор отклоняет задающую рукоятку в плоскости, перпендикулярной поверхности экрана телемонитора, Величина А отклонения задающей рукоятки при этом будет иметь проекции на осях Xi, Yi соответственно

Ах1=-А и Ау — = О, Зто соответствует движению первого звена 2 манипулятора вдоль оси Х со скоростью V=KA, т. е. дви>кению схвата манипулятора в направлении, параллельном оптической оси телекамеры.

Для задания любого другого поло>кения . телекамеры 16, когда оптическая ось 24 отклонена от начального положения 23 на угол а, оператор поворачивает указатель 15 положения на угол а, при этом основание 21, на котором установлена задающая рукоятка

5, тоже поворачивается, Указатель 15 и основание 21 связаны механической связью с передаточным отношением, равным единице, и имеют противоположные направления вращени. Для задания движения схвата манипулятора в направлении, параллельном оптической оси телекамеры, оператор опять отклоняет задающую руколтку в плоскости, перпендикулярной поверхности экрана телемонитора. Величина А отклонения задающей рукоятки (фиг. 2) в атом случае будет иметь следующие проекции на осях Xi, Yi:

Ax>=Acos а; Ay>=Asin а. Зтому режиму будет соответствовать движение звеньев манипулятора со скоростями Чх=КАсоэа

Vy=KAsin а, Схват 25 манипулятора 1 (фиг.

1) в этом случае будет двигаться тоже в направлении, параллельном направлению оптической оси телекамеры со скоростью

Ч=КА, То есть в описываемой телеуправляемой манипуляционной системе при любом положении телекамеры 16 движению схвата

25 манипулятора 1 в направлении, параллельном оптической оси 24 телекамеры 16, соответствует отклонение задающей рукоятки 5 в плоскости, перпендикулярной поверхности экрана телемонитора 20.

При любом положении телекамеры 16 движению схвата 25 в направлении, ортогональном оптической оси 24 телекамеры 16, соответствует отклонение задающей рукоятки 5 в плоскости, параллельной поверхности экрана телемонитора 20. Тот же самый режим работы будет иметь место и при любом движении схвата 25 относительно оптической оси 24 телекамеры 16, Преимуществом предлагаемого телеуправляемого манипуляционного комплекса является то, что при любом положении телекамеры 16 сохраняется неизменной взаи мосвязь между направлением движения схвата 25 манипулятора 1, наблюдаемого на экране телемонитора 20, и направлением движения задающей рукоятки, Это существенно облегчает работу оператора, повышает эффективность управлений, а следовательно, производительность и точность работы оператора.

Формула изобретения

Телеуправляемый манипуляционный комплекс, содержащий многостепенной манипулятор, задающую рукоятку, имеющую число степеней подвижности, равное числу степеней подвижности манипулятора, датчики положения, установленные в системах подвижности задающей рукоятки, выходы

5 которых электрически соединены с соответствующими входами следящих систем управления соответствующих степеней подвижности манипулятора, указатель положения телекамеры. механически соеди10 ненный с соответствующим датчиком положения, выход которого электрически соединен с входом следящей по углу системы управления положения телекамеры, и телемонитор, отличающийся тем, что, 15 с целью повышения эффективности управления, задающая рукоятка установлена на поворотном основании, ось вращения которого ориентирована относительно основания задающей рукоятки под тем же углом, 20 под каким ось вращения телекамеры ориентирована относительно основания манипулятора, причем поворотное основание связано с указателем положения телекамеры, например, механической связью с пере25 даточным отношением, равным единице, так, что это основание и указатель положе- ния телекамеры имеют противоположные направления вращения.

1717336

Составитель Н. Богданов

Техред M.Mîðãåíòâë Корректор А. Осауленко

Редактор Л, Гратилло

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

Заказ 838 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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