Электропривод манипулятора

Авторы патента:

Филаретов Владимир Федорович (RU)

B25J9/16 - программное управление (общее управление технологическим процессом, т.е. централизованное управление множеством станков G05B 19/418)

Владельцы патента RU 2443543:

Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводам манипуляторов. Электропривод манипулятора содержит усилитель и электродвигатель, сумматоры, блоки умножения, датчики скорости, редуктор - с шестерней для приведения в движение рейки, закрепленной неподвижно на горизонтальном звене манипулятора, движок первого датчика положения, релейный блок, датчик скорости, задатчики сигнала, датчик массы, датчик положения, квадратор, синусный функциональный преобразователь, косинусный функциональный преобразователь, датчик ускорения и дифференциаторы, соединенные в соответствии со схемой на фиг.1 Изобретение обеспечивает компенсацию вредного моментного воздействия со стороны остальных степеней подвижности. 3 ил.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления приводами роботов.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с шестерней, приводящей в движение рейку, закрепленную неподвижно на горизонтальном звене робота, и движок первого датчика положения, установленного на вертикальном звене и измеряющего положение характерной точки горизонтального звена относительно вертикального, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и первому входу первого сумматора, а выход - к второму входу второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик постоянного сигнала, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого датчика положения, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик постоянного сигнала, второй блок умножения и шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, а выход - к первому входу третьего блока умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости и квадратор, выход которого подключен ко второму входу третьего блока умножения, а также датчик массы, выход которого подключен к вторым входам первого и второго блоков умножения, и седьмой сумматор, первый вход которого является входом устройства, второй подключен к выходу первого датчика положения, а выход соединен с вторым входом первого сумматора, последовательно соединенные первый датчик ускорения, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, пятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго датчика скорости и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, а выход - к четвертому входу третьего сумматора, а также последовательно соединенные третий задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу квадратора, и седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, а выход - к третьему входу восьмого сумматора, последовательно соединенные третий датчик ускорения, дифференциатор, восьмой и девятый блоки умножения, и десятый сумматор, выход которого подключен к четвертому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, измеряющий угол поворота вертикального звена, синусный функциональный преобразователь, девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора и второму входу восьмого блока умножения, и десятый блок умножения, выход которого подключен к пятому входу третьего сумматора, последовательно соединенные одиннадцатый блок умножения, первый вход которого подключен ко второму входу десятого блока умножения и выходу третьего датчика ускорения, а его второй вход - к выходу второго датчика скорости, одиннадцатый блок умножения, второй вход которого через косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, и двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора, а его выход - ко второму входу десятого сумматора, причем второй вход девятого блока умножения соединен с выходом синусного функционального преобразователя (см. патент РФ №2227316, БИ №11, 2004).

Недостатком этого устройства является то, что оно эффективно только для исполнительного органа робота, имеющего четыре степени подвижности (выдвижение руки, поворот вертикальной стойки, вертикальное перемещение руки и одно горизонтальное перемещение всего манипулятора). Однако при этих четырех степенях подвижности у манипулятора мала рабочая зона (зона обслуживания). При введении еще одной пятой степени подвижности для перемещения манипулятора в горизонтальной плоскости в рассматриваемом приводе появляются дополнительные возмущающие моментные воздействия, значительно ухудшающие его показатели качества. В результате возникает задача компенсации этих вредных дополнительных моментных воздействий за счет введения дополнительных сигналов коррекции.

Известен также самонастраивающийся электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, для приведения в движение рейки, закрепленной неподвижно на горизонтальном звене манипулятора и движок первого датчика положения, установленного на вертикальном звене и измеряющего положение характерной точки горизонтально звена относительно вертикального, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, четвертый сумматор, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик сигнала, второй блок умножения, шестой сумматор и третий блок умножения, а также датчик массы, причем выход первого датчика положения соединен с первым входом седьмого сумматора, подключенного вторым входом к входу электропривода, а выходом - к первому входу первого сумматора, выход третьего сумматора соединен со вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости и квадратор, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, выходом подключенного к третьему входу третьего сумматора, выход датчика массы соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход первого датчика положения соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестого сумматора, а выход первого сумматора соединен с третьим входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, синусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и пятый блок умножения, выход которого соединен с четвертым входом третьего сумматора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - ко второму входу пятого блока умножения, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго датчика положения, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к пятому входу третьего сумматора (см. патент РФ №2394674, БИ №20, 2010).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению. Недостатком этого устройства является то, что в нем не учитывается, считаясь малой, электрическая постоянная времени рассматриваемого электродвигателя манипулятора. При учете указанной постоянной времени в этом электродвигателе появляются дополнительные возмущающие моментные воздействия, значительно ухудшающие его показатели качества. В результате возникает задача компенсации этих вредных дополнительных моментных воздействий за счет введения дополнительных сигналов коррекции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора по всем пяти рассматриваемым степеням подвижности и тем самым повышение динамической точности его управления.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение дополнительного моментного воздействия, компенсирующего вредное моментное воздействие со стороны остальных степеней подвижности на качественные показатели работы рассматриваемого электропривода с учетом электрической постоянной времени электродвигателя.

Поставленная задача решается тем, что в электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, для приведения в движение рейки, закрепленной неподвижно на горизонтальном звене манипулятора и движок первого датчика положения, установленного на вертикальном звене и измеряющего положение характерной точки горизонтально звена относительно вертикального, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, четвертый сумматор, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик сигнала, второй блок умножения, шестой сумматор и третий блок умножения, а также датчик массы, причем выход первого датчика положения соединен с первым входом седьмого сумматора, подключенного вторым входом к входу электропривода, а выходом - к первому входу первого сумматора, выход третьего сумматора соединен со вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости и квадратор, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, выходом подключенного к третьему входу третьего сумматора, выход датчика массы соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход первого датчика положения соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестого сумматора, а выход первого сумматора соединен с третьим входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, синусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и пятый блок умножения, выход которого соединен с четвертым входом третьего сумматора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - ко второму входу пятого блока умножения, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго датчика положения, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к пятому входу третьего сумматора, дополнительно введены последовательно соединенные восьмой блок умножения, девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого дифференциатора, девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу десятого блока умножения, первый и второй входы которого подключены к выходам квадратора и первого датчика скорости, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к четвертому входу второго сумматора, последовательно соединенные второй дифференциатор, вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и первому входу восьмого блока умножения, одиннадцатый сумматор, второй вход которого через двенадцатый блок умножения подключен к выходу второго датчика ускорения и входу первого дифференциатора, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу синусного функционального преобразователя, а выход к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные третий датчик ускорения, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и вторым входам восьмого и двенадцатого блоков умножения, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к пятому входу второго сумматора, а также четвертый датчик ускорения, вход которого механически связан с выходным валом редуктора, а выход подключен к шестому входу второго сумматора.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают высокую точность и устойчивость рассматриваемого электропривода манипулятора в условиях существенного изменения параметров его нагрузки.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого электропривода манипулятора, на фиг.2 - его кинематическая схема, а на фиг.3 - вид сверху в проекции на горизонтальную плоскость XY.

Электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, первый блок 2 умножения, второй сумматор 3, усилитель 4 и электродвигатель 5, связанный с первым датчиком 6 скорости непосредственно и через редуктор 7 - с шестерней 8, для приведения в движение рейки, закрепленной неподвижно на горизонтальном звене манипулятора и движок первого датчика 9 положения, установленного на вертикальном звене и измеряющего положение характерной точки горизонтально звена относительно вертикального, последовательно соединенные релейный блок 10 и третий сумматор 11, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 6 скорости, входу релейного блока 10 и второму входу первого сумматора 1, последовательно соединенные первый задатчик 12 сигнала, четвертый сумматор 13, пятый сумматор 14, к второму входу которого подключен второй задатчик 15 сигнала, второй блок 16 умножения, шестой сумматор 17 и третий блок 18 умножения, а также датчик 19 массы, причем выход первого датчика 9 положения соединен с первым входом седьмого сумматора 20, подключенного вторым входом к входу электропривода, а выходом - к первому входу первого сумматора 1, выход третьего сумматора 11 соединен со вторым входом второго сумматора 3, последовательно соединенные второй датчик 21 скорости и квадратор 22, выход которого соединен с вторым входом третьего блока 18 умножения, выходом подключенного к третьему входу третьего сумматора 11, выход датчика 19 массы соединен с вторыми входами первого 2 и второго 16 блоков умножения, выход первого датчика 9 положения соединен с вторым входом четвертого сумматора 13, выход которого подключен к второму входу шестого сумматора 17, а выход первого сумматора 1 соединен с третьим входом второго сумматора 3, последовательно соединенные второй датчик 23 положения, синусный функциональный преобразователь 24, четвертый блок 25 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 26 ускорения, и пятый блок 27 умножения, выход которого соединен с четвертым входом третьего сумматора 11, последовательно соединенные третий задатчик 28 сигнала и восьмой сумматор 29, второй вход которого подключен к выходу датчика 19 массы, а выход - ко второму входу пятого блока 27 умножения, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь 30, вход которого подключен к выходу второго датчика 23 положения, шестой блок 31 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 32 ускорения, и седьмой блок 33 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора 29, а выход - к пятому входу третьего сумматора 11, последовательно соединенные восьмой блок 34 умножения, девятый сумматор 35, второй вход которого подключен к выходу первого дифференциатора 36, девятый блок 37 умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя 30, десятый сумматор 38, второй вход которого подключен к выходу десятого блока 39 умножения, первый и второй входы которого подключены к выходам квадратора 22 и первого датчика 6 скорости, и одиннадцатый блок 40 умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора 29, а выход - к четвертому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные второй дифференциатор 41, вход которого подключен к выходу первого датчика 26 ускорения и первому входу восьмого блока 34 умножения, одиннадцатый сумматор 42, второй вход которого через двенадцатый блок 43 умножения подключен к выходу второго датчика 32 ускорения и входу первого дифференциатора 36, и тринадцатый блок 44 умножения, второй вход которого подключен к выходу синусного функционального преобразователя 24, а выход - к третьему входу десятого сумматора 38, последовательно соединенные третий датчик 45 ускорения, четырнадцатый блок 46 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 21 скорости и вторым входам восьмого 34 и двенадцатого 43 блоков умножения, и пятнадцатый блок 47 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 17, а выход - к пятому входу второго сумматора 3, а также четвертый датчик 48 ускорения, вход которого механически связан с выходным валом редуктора 7, в выход подключен к шестому входу второго сумматора 3.

На фигурах приведены следующие обозначения: q_ВХ - сигнал с выхода программного устройства; ε - сигнал ошибки электропривода; U^*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем 5; q_i - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора m_i, m_Г - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза (i=2, 3); l₃=const - расстояние от центра масс горизонтального звена до средней точки схвата; - расстояния от оси вращения горизонтального звена до его центра масс при q₃=0; - скорость изменения первой обобщенной координаты; - скорость вращения ротора электродвигателя третьей степени подвижности манипулятора; , , , - ускорения в первой, третьей, четвертой и пятой степенях подвижности манипулятора соответственно.

Рассматриваемый электропривод управляет линейным перемещением горизонтально звена манипулятора относительно его вертикального звена (обобщенная координата q₃). Конструкция манипулятора позволяет осуществлять также поворот вертикального звена (обобщенная координата q₁), вертикальное прямолинейное перемещение горизонтального звена (обобщенная координата q₂) и еще два линейных взаимно перпендикулярных перемещения вертикального звена в горизонтальной плоскости (обобщенные координаты q₄ и q₅). Эта конструкция робота позволяет выполнять производственные операции в очень большой рабочей зоне.

Самонастраивающийся электропривод работает следующим образом. На его вход подается воздействие q_ВХ, обеспечивающее требуемый закон управления рассматриваемой степенью подвижности манипулятора. На выходе сумматора 20 вырабатывается сигнал ошибки ε=q_ВХ-q₃, который после коррекции в блоках 1, 2 и 3, усиливаясь, поступает на вход электродвигателя 5 с редуктором 7, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U и внешнего моментного воздействия М_В на электропривод.

Горизонтальное звено манипулятора относительно его вертикального звена перемещается с помощью электропривода посредством передачи шестерня - рейка. Причем рейка установлена неподвижно на горизонтальном звене, а шестерня 8 - на выходном валу редуктора 7 и имеет радиус r.

Несложно (с помощью уравнения Лагранжа второго рода) показать, что в процессе движения манипулятора на электропривод его третьей степени подвижности действует сила

Эта сила в процессе движения манипулятора на выходном валу редуктора 7 создает момент, равный

С учетом соотношения (1), а также уравнения электрической и механической

цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения рассматриваемый электропривод, управляющий координатой q₃, можно описать следующим дифференциальным уравнением:

где R, L - соответственно активное и индуктивное сопротивления якорной цепи электродвигателя; J - момент инерции якоря электродвигателя и вращающихся частей редуктора, приведенный к валу электродвигателя; k_М - коэффициент крутящего момента; k_ω - коэффициент противо-ЭДС; k_В - коэффициент вязкого трения; i_p - передаточное отношение редуктора; М_стр - момент сухого трения; k_У - коэффициент усиления усилителя 4; i - ток якоря электродвигателя 5; - ускорение вращения вала электродвигателя третьей степени подвижности манипулятора.

Из нелинейного уравнения (2) видно, что его параметры, а следовательно, параметры и динамические свойства электропривода, управляющего координатой q₃, являются существенно переменными, зависящими от непрерывного изменения координат q₁, , , , , , и массы захваченного груза m_Г. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы. В связи с этим для качественного управления координатой q₃ (для реализации поставленной выше задачи) необходимо точно компенсировать отрицательное влияние изменения координат q₁, , , , , , и m_Г на динамические свойства рассматриваемого электропривода, т.е. необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое застабилизировало бы параметры этого электропривода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными желаемыми параметрами.

Первый положительный вход сумматора 1 (со стороны сумматора 20) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления k_ω/k_у. В результате на выходе сумматора 1 формируется сигнал . Первый и второй положительные входы сумматоров 13 и 14 имеют единичные коэффициенты усиления. На выходах первого 12 и второго 15 задатчиков сигнала формируются сигналы и l₃=const, соответственно. В результате на выходе сумматора 13 формируется сигнал , а на выходе сумматора 14 - сигнал так как датчик 9 измеряет координату q₃.

Первый положительный вход сумматора 17 (со стороны блока 16) имеет коэффициент усиления r/i_p, а его второй положительный вход - коэффициент усиления rm₃/i_p. Датчик 19 измеряет массу груза m_Г. В результате на выходе сумматора 17 формируется сигнал , на выходе блока умножения 18 - сигнал , т.к. датчик 21 установлен в первой степени подвижности манипулятора (см. фиг.2) и измеряет координату , а на выходе блока 47 - сигнал

Датчик 23 измеряет координату q₁, а датчики 26, 32, 45 и 48 - ускорения , , , соответственно. Функциональный преобразователь 24 реализует функцию sinq₁, а функциональный преобразователь 30 - функцию cosq₁. В результате на выходе блока 25 формируется сигнал а на выходе блока 31 - сигнал Задатчик 28 формирует сигнал m₃=const. Первый и второй положительные входы сумматора 29 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на четвертый положительный вход сумматора 11 (со стороны блока 27), имеющий коэффициент усиления, равный r/i_p, поступает сигнал а на его пятый положительный вход (со стороны блока 33), также имеющий коэффициент усиления, равный r/i_p, - сигнал

Выходной сигнал блока 10 имеет вид:

где |M_Т| - величина момента сухого трения при движении электродвигателя.

Первый (со стороны блока 10) положительный и третий (со стороны блока 18) отрицательный входы сумматора 11 имеют единичные коэффициенты усиления, а второй положительный (со стороны датчика 6) - коэффициент усиления . В результате на выходе сумматора 11 формируется сигнал

Положительные входы сумматора 35 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 37 формируется сигнал .

Первый положительный (со стороны дифференциатора 41) и второй отрицательный входы сумматора 42 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 44 формируется сигнал

Первый (со стороны блока 37) и третий (со стороны блока 44) положительные входы сумматора 38 имеют единичные коэффициенты усиления, а второй отрицательный - коэффициент усиления r/i_p. В результате на выходе блока 40 формируется сигнал

Первый положительный вход сумматора 3 (со стороны блока 2) имеет коэффициент усиления (J_Н - номинальное значение момента инерции, приведенного к валу электродвигателя 5), второй положительный (со стороны сумматора 11) - коэффициент усиления , третий положительный (со стороны сумматора 1) - коэффициент усиления , четвертый положительный (со стороны блока 40) - коэффициент усиления , пятый отрицательный (со стороны блока 47) - коэффициент усиления , а шестой положительный - коэффициент усиления . В результате на выходе сумматора 3 формируется сигнал

Несложно показать, что поскольку |M_т| signα₃ при движении электропривода достаточно точно соответствует М_стр, то, подставив полученное значение U^* в соотношение (2), получим уравнение

которое имеет постоянные желаемые параметры. То есть рассматриваемый электропривод, управляющий координатой q₃, за счет введения рассмотренного выше управляющего сигнала U^* будет обладать постоянными желаемыми динамическими свойствами и качественными показателями, которые определяются выбором желаемых значений k_у, J_Н.

Электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, для приведения в движение рейки, закрепленной неподвижно на горизонтальном звене манипулятора, и движок первого датчика положения, установленного на вертикальном звене и измеряющего положение характерной точки горизонтально звена относительно вертикального, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, четвертый сумматор, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик сигнала, второй блок умножения, шестой сумматор и третий блок умножения, а также датчик массы, причем выход первого датчика положения соединен с первым входом седьмого сумматора, подключенного вторым входом к входу электропривода, а выходом - к первому входу первого сумматора, выход третьего сумматора соединен со вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости и квадратор, выход которого соединен с вторым входом третьего блока умножения, выходом подключенного к третьему входу третьего сумматора, выход датчика массы соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход первого датчика положения соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестого сумматора, а выход первого сумматора соединен с третьим входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, синусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, и пятый блок умножения, выход которого соединен с четвертым входом третьего сумматора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала и восьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход - ко второму входу пятого блока умножения, последовательно соединенные косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго датчика положения, шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, и седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к пятому входу третьего сумматора, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные восьмой блок умножения, девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого дифференциатора, девятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя, десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу десятого блока умножения, первый и второй входы которого подключены к выходам квадратора и первого датчика скорости, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, а выход - к четвертому входу второго сумматора, последовательно соединенные второй дифференциатор, вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и первому входу восьмого блока умножения, одиннадцатый сумматор, второй вход которого через двенадцатый блок умножения подключен к выходу второго датчика ускорения и входу первого дифференциатора, и тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу синусного функционального преобразователя, а выход к третьему входу десятого сумматора, последовательно соединенные третий датчик ускорения, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и вторым входам восьмого и двенадцатого блоков умножения, и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к пятому входу второго сумматора, а также четвертый датчик ускорения, вход которого механически связан с выходным валом редуктора, в выход подключен к шестому входу второго сумматора.

Похожие патенты:

Электропривод манипулятора // 2443542

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводам манипуляторов. .

Рабочая станция с многосторонним держателем деталей и способ управления такой станцией // 2404043

Изобретение относится к рабочей станции и способу управления такой станцией. .

Устройство управления строительной машиной (варианты) // 2399576

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления стрелой и/или грузозахватным органом грузоподъемных кранов, кранов-манипуляторов, бетононасосов и других строительных машин с шарнирно-сочлененной, телескопируемой или решетчатой стрелой.

Манипуляционная система // 2389599

Изобретение относится к манипуляционной системе согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, применению манипуляционной системы согласно п.15 формулы изобретения, а также к системе металлообрабатывающих станков согласно ограничительной части п.16 формулы изобретения.

Исполнительный механизм // 2381099

Интеллектуальное устройство управления стрелой // 2344923

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству управления строительной машиной со стрелой. .

Устройство для управления промышленным роботом // 2238184

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для управления роботом со сложной кинематической схемой. .

Устройство для управления приводом робота // 2214327

Изобретение относится к робототехнике, в частности к средствам управления приводами роботов и манипуляторов. .

Устройство для управления приводом робота // 2212330

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании приводов роботов. .

Устройство для управления приводом робота // 2212329

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании приводов роботов. .

Управление перемещением упругих структур робота // 2487796

Изобретение относится к способу управления окрасочным роботом и характеризуется следующими этапами: задание траектории робота с помощью нескольких точек траектории, которые должны быть пройдены базовой точкой робота, причем отдельные точки траектории определены соответствующими пространственными координатами, преобразование пространственных координат отдельных точек траектории согласно инверсной кинематике робота в соответствующие координаты осей, которые отображают положение отдельных осей робота в соответствующих точках траектории, настройка привязанных к осям регуляторов (2) для отдельных осей робота в соответствии с преобразованными координатами осей, настройка привязанных к осям приводных двигателей (1) отдельных осей с помощью соответствующих регуляторов (2), при этом предусмотрено вычисление поправок для отдельных точек траектории в соответствии с динамической моделью (5) робота, причем поправки учитывают упругость и/или трение, и/или инерционность робота, вычисление скорректированных координат осей для отдельных точек траектории по нескорректированным координатам осей отдельных точек траектории и по поправкам траектории и настройка привязанных к осям регуляторов (2) со скорректированными координатами осей

Способ управления стабилизацией шагающего робота // 2507061

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для автономного управления стабилизацией шагающего робота и экзоскелета в условиях естественной среды. Способ заключается в том, что разделяют управление расположением центра масс несущей механической системы и управление распределением центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы, определяют и корректируют положение центра масс для сохранения стабилизированного положения шагающего робота с применением тактильных датчиков без использования гироскопа. 1 ил.

Способ выполнения синхронизированной роботизированной технологической операции на конструкции, имеющей ограниченное пространство, в частности на кессоне крыла летательного аппарата, соответствующее компьютерное устройство и роботизированная установка // 2509681

Изобретения относятся к полностью автоматизированному способу выполнения технологической операции на конструкции, компьютерному устройству и к роботизированной установке. Способ выполнения технологической операции на конструкции, имеющей ограниченное пространство и определенное место, идентифицируемое изнутри и извне ограниченного пространства, характеризующийся тем, что перемещают первый рабочий орган посредством первой роботизированной системы внутри ограниченного пространства таким образом, чтобы первый рабочий орган расположился над указанным местом, и генерируют первый вектор, соответствующий указанному месту, перемещают второй рабочий орган посредством второй роботизированной системы снаружи ограниченного пространства таким образом, чтобы второй рабочий орган расположился над указанным местом, и генерируют второй вектор, соответствующий указанному месту, используют первый и второй векторы для перемещения первого и второго рабочих органов к новому месту таким образом, чтобы первый и второй рабочие органы оказались в рабочих положениях напротив друг друга, посредством первого и второго рабочих органов выполняют технологическую операцию в указанном новом месте. Компьютерное устройство для управления роботизированной системой содержит машинную память, в которую в виде кода заложены данные по управлению первой и второй роботизированными системами. Роботизированная установка включает в себя первую и вторую роботизированные системы и контроллер робота, выполненный с возможностью приведения в действие первой и второй роботизированных систем. Достигается упрощение и повышение качества изготовления конструкции. 3 н.п. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ и средство управления роботом // 2587104

Изобретение относится к способу обучения робота и способу управления обученным роботом, обеспечивающим удобное и легкое использование робота. Для обучения робота помещают его в заданное положение Р0 в области рабочего места относительно объектов в окружении робота. Используют часть или точку Р манипулятора робота, например точку, к которой прикреплен инструмент при использовании робота, для определения одного или нескольких геометрических признаков относительно указанных объектов в окружении робота. Устанавливают связь между указанными геометрическими признаками и первыми координатами связанной с роботом системы координат. Причем робот выполнен с возможностью выполнения, в случае поступления соответствующей команды, перемещения заданных частей робота относительно указанного окружения посредством ссылки на указанные один или несколько геометрических признаков. Геометрические признаки могут быть сохранены в запоминающем устройстве и использованы впоследствии также и при других настройках, отличающихся от конкретных настроек, при которых производилось обучение. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ фильтрации изображений целевого объекта в роботехнической системе // 2592650

Изобретение относится к способу и системе для распознавания физических объектов (103-105). В способе объект (105) захватывают захватным устройством (112), прикрепленным к роботизированной руке (116). Используя датчик изображения, получают множество исходных изображений области, содержащей объект (105), в то время как объект (105) перемещается роботизированной рукой (116). На захватном устройстве (112) установлена камера (114) с возможностью перемещения вдоль него или способная иначе контролировать перемещение захватного устройства (112). Движущиеся элементы изображения извлекают из множества исходных изображений, вычисляя на основе исходных изображений изображение расхождения и формируя из изображения расхождения фильтрующее изображение. Результирующее изображение получают с использованием фильтрующего изображения в качестве битовой маски. Результирующее изображение используют для классификации объекта (105). Изобретение обеспечивает улучшение качества выбора объектов из рабочего пространства робота, уменьшение количества перемещений роботизированной руки и, таким образом, уменьшение потребления энергии роботизированной рукой. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ управления по меньшей мере двумя роботами, имеющими соответствующие рабочие пространства, включающие в себя по меньшей мере одну общую область // 2593816

Изобретение относится к способу управления роботами (3, 4) с соответствующими рабочими пространствами, включающими по меньшей мере одну общую область, с обеспечением управления движениями роботов и предотвращения контакта между ними в их общей области. Рабочее пространство каждого робота моделируют с учетом присутствующих в нем объектов посредством определения одной или более областей контакта. Области контакта классифицируют на три категории: запрещенные области, в которых присутствие робота всегда запрещено, отслеживаемые области, в которых присутствие робота допустимо, при этом робот отправляет сигнал центральному блоку (7) управления при входе и выходе из отслеживаемой области, и смешанные области, меняющиеся между статусом отслеживаемой области и статусом запрещенной области. Предусмотрено отправление каждым роботом блоку (7) первого выходного сигнала, когда он собирается войти в смешанную область, и второго выходного сигнала для предупреждения входа/присутствия, когда он входит в смешанную область. Статус смешанных областей изменяется динамически для каждого робота во время его функционирования. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ, компьютерная программа и устройство для определения места захвата // 2594231

Изобретение относится к решению для манипулирования физическими объектами с помощью манипулятора и захватного приспособления, а именно к способу и устройству для определения места для захвата объекта в рабочем пространстве робота. В соответствии с изобретением осуществляют получение по меньшей мере одного изображения, содержащего по меньшей мере один объект, анализ этого по меньшей мере одного изображения для определения по меньшей мере одного места для захвата объекта, выбор места захвата из упомянутого по меньшей мере одного места захвата на основе заранее заданного критерия и выдачу по меньшей мере одной команды захватному приспособлению для захвата объекта в выбранном месте захвата. Изобретение позволяет надежно захватывать объекты различных форм и размеров среди других мешающих объектов или препятствий. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для программного управления манипулятором // 2604555

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании контурных систем управления многостепенными манипуляторами. Задачей заявляемого изобретения является создание устройства управления, которое обеспечит выполнение технологических операций на протяженных объектах с помощью типового манипулятора и дополнительной степени подвижности, перемещающей основание манипулятора вдоль протяженных объектов работ. Технический результат, полученный при реализации изобретения, заключается в формировании дополнительного сигнала управления дополнительной степенью подвижности, который обеспечивает перемещение основания манипулятора на большие расстояния с заданной ориентацией его схвата в процессе выполнения рабочих операций на протяженных объектах, значительно расширяя рабочую зону манипулятора. 2 ил.

Способ калибровки и программирования робота // 2605393

Изобретение относится к способу калибровки роботов без использования внешнего измерительного оборудования. При осуществлении способа обеспечивают, по меньшей мере, два робота, каждый из которых содержит сочленения и/или звенья, соединяющие базовый фланец и инструментальный фланец, формируют замкнутую цепь из, по меньшей мере, двух роботов, причем соединяющиеся фланцы, по меньшей мере, двух роботов не имеют общей оси вращения, воздействуют на, по меньшей мере, одно звено или сочленение в цепи, обеспечивая тем самым воздействие на другие звенья или сочленения в цепи, и затем оценивают кинематические модели для каждого робота на основе информации датчиков, связанной с сочленениями каждого из, по меньшей мере, двух роботов. Изобретение позволяет одновременно калибровать несколько роботов без использования измерительного оборудования помимо самих роботов. Сравнивая модельное представление замкнутой цепи с многочисленными физическими наблюдениями, возможно уточнение параметров модели и тем самым проведение калибровки. 14 з.п. ф-лы, 22 ил., 2 табл.

Самонастраивающийся электропривод манипулятора // 2608005

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для создания систем управления приводами манипуляторов. Технический результат заключается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение моментного воздействия, необходимого для обеспечения полной инвариантности его показателей качества к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки электропривода заданной степени подвижности робота. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах его работы. 2 ил.