Устройство для управления адап-тивным роботом

 

(F11 8112 Î 2

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Ссеетсних

Социалистииесних р;,счн, дин (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.08.78 (21) 2661455/18-24 с присоединением заявки № (-1) Ч 1 „з

G 05 В 17/00

В 25J 9/00

CCCP (53) УДК 62-50(088.8) по дедам изссретений (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 и отнрытий (45) Дата опублпкованп ;ñàíèÿ 07.03.81 (72) Авторы изобретения М. А. Гладштейн, В. М. Комаров, О. Т. Сахаров (71) Заявитель

1.. с „:. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УГ1 РАВЛ ЕИ ИЯ

АДАГ1ТИВИЫМ РОБОТОМ

ГОсудар т-сии "з1н иoMите

Приоритет

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для управления адаптивным роботом при автоматизации производственных процессов.

Известны устройства для управления адаптивным роботом. Устройство (1), содержащее блок ввода изооражения, операционный блок, коммутатор команд, блок памяти, нуль-орган, блок формирования перемещения, приводы и датчики перемещения исполнительного органа, пмсст низкое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство (2), содержащее последовательно соединенные функциональный преобразователь, коммутатор команд, блок памяти, блок формирования сигналов перемещения, блок управления, блок круговой развертки, коммутатор разверток и блок ввода изображения, установленный на схвате исполнительного органа, а также блок формирования прямоугольного растра, вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый выход — ко второму входу коммутатора разверток, а второй выход — к первому входу функционального преобразователя, второй вход которого соединен со вторым выходом блока круговой развертки, третий вход и второй выход — со вторыми выходом и входом блока управления соответственно, третий вход которого через нуль-орган подключен ко второму выходу блока памяти, третий выход — и третьему вхо,.у коммутатора разверток, четвертый выход— ко второму входу коммутатора команд, а пятый выход — ко второму входу блока формирования сигналов перемещения, вторые выходы которого соединены со входаip ми приводов, связанных с датчиками положения исполнительного органа, выходы которых подключены и третьим в: одам блока формирования сигналов перемещения.

Низкое быстродействие такого устройства обусловлено сканированием полной поверхности информационного поля независимо от положения детали. Это приводит к непроизводитель; ым затратам времени прп вычислении координат центра тяжести и угла ориентации детали, что повышает требования к параметрам системы импульсного освещения и приводит к ее усложнению.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит первый и второй элементы 11 и последовательно соединенные триггер и блок вычисления контура объекта, второй вход которого подкл|очен к первому входу первого и второго элементов

811202

И и шестому выходу блока управления, пергый выход — к четвертому входу функционального преобразователя, а второй выход — к четвертому входу блока управления, седьмой выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу блока ввода изображения, первый выход — ко второму входу первого элемента И, а второй выход — ко второму входу второго элемента

И. Выходы первого и второго элементов И соединены соответственно со вторым и третьим входами блока формирования прямоугольного растра.

На чертеже представлена функциональная схема устройства. Оно содержит блок ввода изображения 1, функциональный преобразователь 2, коммутатор команд 3, блок памяти 4, блок формирования сигналов перемещения 5, приводы 6, датчики по,чо>кения

7 исполнительного органа, нуль-орган 8, блок круговой развертки 9, блок управления 10, блок 11 формирования прямоугольного растра, коммутатор команд 12, блок

13 вычисления контура объекта, триггер 14, первый 15 и второй 16 элементы И.

Устройство работает следующим образом.

Положение объекта на рабочей поверхности определяется координатами его центра тяжести XÄ У, и углом ориентации оси симметрии объекта относительно некоторой линии отсчета. Вычисление координат поло>кения детали на рабочей поверхности начинается с момента поступления импульса передачи управления из блока формирования сигналов перемещения 5 в блок управления 10. При расположении блока ввода изображения 1 в схвате робота это свидетельствует о выходе схвата в центр заданной зоны обзора. Вычисление интересующих параметров осуществляется путем обработки оптической информации о поло>кении объекта в зоне обзора, формируемой блоком ввода изображения 1. Чувствительным элементом блока ввода изображения 1 является фотоприемная матрица, на матричное фоточувствительное поле которой с помощью объектива проецируется пзооражение объекта.

С началом работы устройства блок управления запускает блок формирования прямоугольного растра 11. Выходные сигналы блока 11 поступают на вход коммутатора разверток 12. Под действием сигнала, поступающего из блока управления 10 на вход коммутатора разверток 12, выходные сигналы блока 11 через коммутатор разверток 12 подаются на вход блока ввода изображения 1. На выходе блока 1 появляется сигнал, логическое значение которого соответствует оптической информации, воздействующей на выбранный элемент информационного поля фотоприемной матрицы, Логическое значение оптической информации

25 30

4О

0О

65 с выхода блока 1 под действием сигнала блока управления 10 в конце каждого такта записывается в триггер 14, состояние которого анализируется в начале каждого последующего такта. Если состояние триггера 14, выполненного по схеме триггера, соответствует логическому «О», т, е. отсутствию изображения объекта, то в следующем такте осуществляется переход к очередной точке информационного поля фотоприемной матрицы. Это происходит под воздействием сигнала с выхода элемента

И 16 на вход безусловного перехода блока

11. Если же состояние триггера 14 соответствует логической «1», т. е. наличию изображения объекта, то в следующем такте сканирование данного столбца (при вычислении Х,.) прекращается и осуществляется переход к начальному элементу очередного столбца информационного поля матрицы.

Это происходит под воздействием сигнала с выхода элемента И 15 на вход условного перехода блока 11. На основании логичеcKIIx значений сигналов, поступающих с выхода триггера 14 через блок выделения границы изобра>кения детали 13 и с выхода блока 11, функциональный преобразователь 2 вычисляет значение координаты Л, центра тяжести. Блок 13, анализируя изображение объекта, выраоатывает сигнал, поступающий в блок управления 10 в момент обнаружения задней границы пзобра>кения объекта. По этому сигналу блок управления 10 переключает блок 11 в режим вычисления координаты У, пептра тяжести объекта. Таким o: разом, при вычислении координат центра тяжести обеспечивается анализ лишь необходимых для этого элементов информационного поля.

Исключение интервала времени, необходимого для анализа избыточных элементов информационного поля, значительно сокращает время вычисления координат, причем сокращение затрат времсни тем значительнее, чем ближе к началу координат располо>кен объект. По окончании вычисления координаты Х, с выхода преобразователя 2 па вход блока управления 10 поступает сигнал, свидетельствующий оо этом, и блок управления 10 через коммутатор команд 3 обеспечивает запись информации о координате Х„, с выхода преооразователя 2 в соответствующую ячейку блока памяти 4.

После этого блок управления 10 переключает коммутатор команд и коммутатор разверток 12 в режим определения Y Вычисление и запись информации У, в блок памяти 4 осуществляется аналогично вычислению Х„„После вычисления координат центра тяжести блок управления 10 выдает в блок формирования сигналов перемещения 5 команду на отработку полученной информации. В процессе отработки этой информации приводами 6 исполнительного органа робота схват робота с установлен811202

10

EIbIM на нем блоком 1 перемещается в позицию, находящуюся над центром тяжести объекта. В момент окончания отработки информации о центре тяжести, что фиксируется по совпадению информации, заданной на отработку, и информации,,полученной с датчиков положения 7 исполнительного органа робота, из блока 5 в блок управления 10 поступает импульс конца отработки. По этому сигналу блок управления

10 снова выдает команду на вычисление координат центра тяжести детали, что необходимо для контроля совершенного движения и повышения помехоустойчивости устройства адаптивного управления. При определении в последующем цикле вычислений нулевых координат центра тяжести срабатывает нуль-орган 8. Под действием сигнала с выхода нуль-органа 8 блок управления 10 включает режим определения угла ориентации объекта.

В режиме определения утла ориентации блок управления 10 запускает блок круговой развертки 9. Выходные сигналы блока

9 поступают на входы коммутатора разверток 12. Управляющие сигналы, поступающие из блока управления 10 в режиме otiределения угла ориентации объекта на вход коммутатора разверток 12, обеспечивают прохождение сигналов с выхода блока

9 на выход коммутатора разверток 12. Это обеспечивает формирование дискретной круговой развертки вокруг центра тяжести объекта. Одновременно на другом выходе блока 9 вырабатываются значения угловых расстояний, разделяющих две соседние точки дискретной крутовой развертки. На основании логических значений сигналов, поступающих через триггер 14 и блок вычисления контура обьекта 13 с выхода блока

1, значений угловых расстояний с выхода блока 9 и управляющих сигналов с выхода блока управления 10 операционный блок вычисляет значение угла ориентации. В момент окончания изображения объекта в направлении круговой развертки блок 13 формирует сигнал, поступающий в блок управления 10. По сигналу из блока управления

10 вычисленное значение угла ориентации с выхода преобразователя 2 с помощью коммутатора команд 3 записывается в определенную ячейку блока памяти 4. Таким образом, при вычислении угла ориентации обеспечивается анализ лишь необходимых для этого элементов информационного поля, что также сокращает время вычисления угла ориентации.

После вычисления угла ориентации блок управления 10 выдает B блок формирования сигналов перемещения 5 команду на отработку полученной информации. 11осле разворота схвата робота на величину угла ориентации детали на вход блока управле20

65 ния 10 из блока 5 поступает импульс конца отработки, по которому повторяется цикл вычислений угла ориентации. Прн получении нулевого значения угла ориентации срабатывает нуль-орган 8 н блок управления 10 выдает в блок 5 команду на взятие объекта.

Применение изобретения позволит значительно сократить затраты времени, необходимые для вычисления координат центра тяжести и угла ориентации объекта.

Формула изобретения

Устройство для управления адаптивным роботом, содержащее последовательно coezttttettttt te функциональный преобразователь, коммутатор команд, блок памяти, блок формирования сигналов перемещения, блок управления, блок круговой развертки, коммутатор разверток и блок ввода изображения, установленный на схвате исполнительного органа, а также блок формирования прямоугольного растра, вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый Bblход — ко второму входу коммутатора разверток, а второй выход— к первому входу функционального преобразователя, второй вход которого соединен со вторым выходом блока круговой развертки, третий вход н второй выход — со вторыми выходом и входом блока управления соответственно, третий вход которого через нуль-орган подключен ко второму выходу блока памяти, третий выход — к третьему входу коммутатора разверток, четвертый выход — ко второму входу коммутатора команд, а пятый вы.;од — ко второму входу блока формирования сигналов перемещения, вторые выходы которого соединены со входами приводов, связанных с датчиками положения исполнительного органа, выходы которых подключены к третьим входам блока формирования сигналов перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит первый н второй элементы И it последовательно соединенные триггер и блок вычисления контура объекта, второй вход которого подключен к первому входу первого и второго элементов И и шестому выходу блока управления, первый выход— к четвертому входу функционального преобразователя, а второй выход — к четвертому входу блока управления, седьмой выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу блока ввода изображения, первый выход — ко второму входу первого элемента

И, а второй выход — ко второму входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно со вторым и третьим входамн блока формирования прямоугольного растра.

811202

Составитель Г. Нефедова

Техред И. Пенчко

Корректор 3. Тарасова

Редактор Л. Утехина

Заказ 505/12 Изд. 1е 232 Тираж 940 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типотpa

Истонникп информации, принятые во внпмапнс прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 470491, кл. В 25J 3 00; 26.03.74.

2. Лвторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2528924/18-24, кл. В 25,1 9/00, 10.03.78 (прототип) .