Устройство для управления очувствленнымманипулятором

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик >824130 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.01.79 (21) 2715521/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G 05 В 13/00

В 25 J 13/00

Гесударствеииыв кенитет

Опубликовано 23.04.81. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 25.04.81.(53) УДК 62-50 (088.8) Ilo делан иавбретеиий и еткрытий (72) Авторы изобретения аршов1

/

1Р;;,1:;,;,-/

В. А. Васильев, А. И. Калинин, А. П. Са (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ОЧУВСТВЛЕННЫМ МАНИПУЛЯТОРОМ

Изобретение относится к манипуляторостроению и автоматике и может быть использовано при создании высокоточных манипуляторов с широким диапазоном воспроизведения нагрузок.

Известен очувствленный манипулятор, содержащий пульт управления, последовательно соединенные датчик положения, привод исполнительного органа, первый датчик нагрузки, сумматор, привод задающего органа, второй датчик нагрузки, выход которого подключен к вычитающему входу сумматора (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления очувствленным манипулятором, содержащее пульт управления, первый сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков положения, а выход — со входом привода исполнительного органа, выход которого подключен ко входам первого датчика нагрузки и второго датчика положения, и второй сумматор, выход которого соединен со входом привода задающего органа, а первый вход — с выходом второго датчика нагрузки, вход которого подключен к выходу привода задающего органа (2) .

Недостаток известных устройств состоит в относительно узком диапазоне очувствления, ограниченном по минимальному пределу двумя основными факторами — физиологическими возможностями человека-оператора и трудностью обеспечения устойчивой работы замкнутой через оператора системы управления при больших коэффициентах усиления разомкнутого контура. Если мани1о пулятор предназначен для работы с большими нагрузками, нижний предел ощущаемых нагрузок определяется из нижнего предела в диапазоне оптимального ощущения оператора с учетом масштаба отражения нагрузки, полученного из заданной макси15 мальнои нагрузки на исполнительном органе, т. е. в конечном итоге определения диапазоном оптимального ощущения оператора, который, как показывает практика, находится в пределах 3 — 5. Так, например, при

2в заданной максимальной нагрузке манипулятора 100 кг нижний предел очувствления, при котором оператор еще надежно различает близкие по величине нагрузки, составляет 20 — 30 кг. При работе с меньшими

824130 нагрузками вероятность ошибочной оценки их величины увеличивается.

При необходимости работать с уменьшенными нагрузками изменяют конструктивные параметры системы управления и уменьшают грузоподъемность манипулятора.

Кроме того, при работе с малыми нагрузками трудно обеспечить устойчивость работы манипулятора, так как уменьшение масштаба отражения нагрузки приводит к необходимости увеличения коэффициента усиления по каналу отражения для того, чтобы обеспечить соответствие максимальных нагрузок исполнительного и задающего органов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Эта цель достигается тем, что оно содержит блок переключения коэффициентов, первый вход которого соединен с выходом пульта управления, второй вход — с выходом первого датчика нагрузки, а выходы— соответственно со вторым входом второго 20 сумматора и третьим входом первого сумматора.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для управления очувствленным манипулятором.

Она содержит первый датчик 1 положения, второй датчик 2 нагрузки, привод 3 задающего органа, задающий орган 4, привод 5 исполнительного органа, первый датчик 6 нагрузки, второй датчик 7 положения, исполнительный орган 8, второй сумматор 9, з0 пульт 10 управления, блок 11 переключения коэффициентов, первый сумматор 12, оператора 13 и объект 14 манипулирования.

Устройство работает следующим образом.

Оператор 13, воздействуя на задающий орган 4, перемещает его в желаемом на- 35 правлении. Первый датчик 1 положения вырабатывает сигнал, управляющий положением исполнительного органа 8 с помощью обратной связи, введенной через сумматор 12 от второго датчика 7 положения, Привод 5 исполнительного органа перемещает исполнительный орган 8 и, если объект 14 манипулирования воздействует на него, первый датчик 6 нагрузки вырабатывает сигнал, который через блок 11 переключения коэффициентов и сумматор 9 вклю- 45 чает привод 3 задающего органа. Задающий орган 4 воздействует на руку оператора.

Нагрузка, ощущаемая оператором 13, воспринимается вторым датчиком 2 нагрузки, являющимся датчиком обратной связи в канале отражения.

Если оператор ощущает небольшую нагрузку или ее уменьшение, он подает сигнал с пульса 10 управления, который управляет блоком 11 переключения коэффициентов.

В последнем устанавливается увеличенный коэффициент передачи по каналу нагрузки

55 и привод 3 задающего органа отрабатывает увеличенную нагрузку на руке оператора 13.

Таким образом, оператор переводит манипулятор в новый режим с масштабом отражения, обеспечивающим его работу в оптимальном диапазоне ощущений при уменьшенной нагрузке, т. е. диапазон очувствления расширяется.

Однако возникающее при этом увеличение коэффициента усиления приводит к снижению запаса устойчивости системы и вызывает автоколебания манипулятора. Во избежание этого через блок 11 переключения коэффициентов и сумматор 12 в канал положения вводится связь по нагрузке таким образом, что при увеличении коэффициента передачи в канале нагрузки ошибка исполнительного органа по положению на выходе сумматора 12 увеличивается, что эквивалентно смягчению механической характеристики привода 5 исполнительного органа или снижению общего коэффициента усиления разомкнутой системы, вследствие чего запас устойчивости системы вновь восстанавливается, а расширение диапазона очувствления происходит без ухудшения динамических свойств манипулятора.

Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность применения очувствленного манипулятора и точность манипулирования. Увеличение функциональных возможностей устройства расширяет класс объектов манипулирования.

Формула изобретения

Устройство для управления очувствленным манипулятором, содержащее пульт управления, первый сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков положения, выход — со входом привода исполнительного органа, выход которого подключен ко входам первого датчика нагрузки и второго датчика положения, и второй сумматор, выход которого соединен со входом привода задающего органа, а первый вход — с выходом второго датчика нагрузки, вход которого подключен к выходу привода задающего органа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит блок переключения коэффициентов, первый вход которого соединен с выходом пульта управления, второй вход — с выходом первого датчика нагрузки, а выходы— соответственно со вторым входом второго сумматора и третьим входом первого сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Викторов В. В. и др. Теории и устройство манипуляторов. M., « Цаука», 1973, с. 123, рис. 2.

2. Кулешов В. С., Лакота Н. А. Динамика систем управления манипуляторами.

M., «Энергия», 1971, с. 244, рис. 5 — 14 (прототип) .

824130

Составитель Е. Политов

Редактор Н. Рогулич Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 2107/67 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м нзобретени и и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4