Устройство для управления подвижным роботом

Устройство для управления подвижным роботом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании подвижных роботов . Целью изобретения является расширение технологических возможностей и упрощение конструкции устроГютва за счет обеспечения программиронания большего количества точек позиционирования без увеличения количестпа датчиков положения. Для этого в устройство , содержащее блок программного управления, свя-занньи с блоком управления электроприводом робота, а также четыре датчика положения, установленных на подвижном узле робота, введены датчики наличия объекта,подключенные к входу блока программного управления, датчики направления перемещения , связанные через регистры с соответствующими группами логических элементов 1-1ПИ, И, который в свою очередь связаны с выходом блока программного управления. Выходные сигналы логических элементов управляют работой группы ключей, через которые сигналы датчиков положения поступают на соответствующие регистры, формирующие информационный сигнал, поступающий на вход блока программного управления . 5 ил. S (Л ел со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯО„„ (51) 4 " 25 3 9/00, 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3983773/26-08 (22) 03. 12.85 (46) 15, 1О ° 87. Бюл. N - 38 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (72) А.А.Анисимов, Г.А.Анисимов, Г.Н.Ульянов и Г,H.Øëÿõòåð (53) 62 1-229,72(088.8) (56) Винарик А.A. и др. Автоматический указатель местонахождения движущихся объектов. — Механизация и автоматизация производства, 1982, У 2.

Авторское свидетельстно СССР

Ф 515633, кл. В 25 J 9/00, 1925. (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫМ РОБОТОМ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании подвижных роботов, Целью изобретения является расширение технологических возможностей и упрощение конструк гии устройства за счет обеспечения программирон".Hèÿ большего количества точек позиционирования без увеличения количества датчиков положения. Для этог о н устройство, содержащее блок программного управления, связанный с блоком управления электроприводом робота, а также четыре датчика положения, установленных на подвижном узле робота, внедены датчики наличия объекта,подключенные к входу блока программног o управления, датчики направления перемещения, связанные через регистры с соответствующими группами логических элементов ИЛИ, И, который в свою очередь связаны с выходом блока программного управления, Выходные сигналы логических элементов управляют работой группы ключей, через которые сигналы датчиков положения поступают на соответствующие регистры, формирующие информационный сигнал, поступающий на вход блока программного управления. 5 ил, 1344595

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании подвижных роботов, Целью изобретения является расширение технологических воэможностей и упрощение конструкции устройства за счет обеспечения программирования большего количества датчиков лов ложения. 10

Па фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — функциональная схема блоков программного управления и управления электроприводом; на фиг. 3 — конструктивное размещение датчиков положе/ ния и гребенчатых копиров; на фиг.4 вид Л на фиг.3; на фиг.5 — проетранствсш ое размещение пластин датчиков пол ожени я .

Устройство для управления подвижным роботом содержит датчики 1 и 2 направлеш я перемещения, датчики

3-6 положения, регистры 7 и Я,элементы И 1И 9-17, элементы И 18-27, злс ме нз 28 задержки, регистры 29-31, к.-почи 32-34, блок 35 программного управления, датчики 36 наличия объекта, блок 37 управления электропривода.

Кроме того, устройство содержит цифровые элементы 38-40 сравнения, г; иггepi 41-46, элемент 47 задержки, элементы IIJIII 48-50, элементы И 51 — 53, сумматор 54, задатчики 55 и 56, ключи 57-59, енератор 60 импульсов, 35 регистр 6i „çàäëò÷èêii 62 адресов, реле 63-66, контакты О, М, Н, Ь двигатель,, питание Е, резистор

R, колеса 67, рельс 68, гребенчатые копиры 69, пластины 70, блок 71 датчиков, пластины 72 и 73 копиров, шейку 74, корпус 75 поцвижного узла, кронштейны 76 и 77, Ila фиг.5 схематично показаны три позипии 78-80 и группы пластин 81-85.

Устройство работает следующим об— разом.

Подвижной узел 75 (фиг.3 и 4), например робот, перемещается по одному нижнему рельсу 68 с помощью 50 лнухреберных колес 67, а в вертикаль ной плоскости удерживается с помо— шьк направляющей, расположенной н в< px»ei3 части. При движении робота проис ходит взаимодействие датчиков

3-6 положения блока 71, а также датиков 1 и 2 с группой пластин 70, а также с пластинами 72 и 73 соответственно. 11редполагается, что при наличии пластины в зазоре датчика положения на выходе последнего появляется единичный сигнал, а при отсутствии пластины — нулевой.

Блок 71 крепится на кронштейне

77, а датчики 1 и 2 — на кронштейне 76. Все датчики 1-6 установлены в зоне пластин 70 между колесами

67 подвижного узла 75.

Копиры 69 с пластинами крепятся сваркой на шейке 74 рельса 68 как с левой, так и с правой стороны.

Все позиции,обслуживаемые роботом (рассматривается для примера только горизонтальное перемещение), закодированы двоичным числом (адресом). Причем количество адресов такое, что их нельзя закодировать одной группой копиров 69, т.е. одновременно параллельно расположенных пластин

70 поперек шейки 74 рельса 68, в связи с чем число таких групп может быть две и более.

Пластины 72 и 73 длиной 10 мм короче пластины 70 и являются одновременно пластинами точного останова, Короткие пластины 72 и 73 (фиг ° 5) установлены симметрично относительно центра соответствующей группы

81-85 длинных пластин, Предполагается, что необходимое число групп можно разместить на шейке 74 рельса

68 между позициями 78-80 и т.д, вдоль пути движения робота.

Блок 71 состоит из четырех датчиков и трех групп 81-83 или 83-85, формирующих адрес соответствующей позиции 78 при движении слева и справа соответственно, причем группа

81 эквивалентна группе 85, группа

82 — группе 84, группа 83 (старшая)— общая. Группы 81-85 расположены симметрично относительно центра соответствующей позиции 78.

Отсутствие пластины в группе отмечено на фиг,5 пунктиром, для при мера изображены позиции 78-80 с адресами 6261, 6262, 6263 соответственно, предполагая, что пластинам сверху вниз присвоены "веса" 2, 2

2 2

При включении питания регистры 7 и 8, 61, регистры 29-31,триггеры

41-46 (фиг.1 и 2) сбрасываются в начальное нулевое (исходное) состояние, вследствие чего на первый и второй входы элемента 38 сравнения

Аналогично при поступлении третьего импульса на верхнем (по схеме) выходе регистра 7 через элемент И 18, 50 элемент ИЛИ 15 и ключ 32 кода старшей группы 83 адреса занесется в регистр 29 °

Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 15 запускает элемент 28 задержки (например, одновибратор), который задним фронтом формирует сигнал записи числа с регистров 29-3 1 на вход элемента 38.

Под действием этого сигнала срабатывает реле бб в блоке 37, кото3 1344 595 4 поступают первое и вт орое двои «>ц.|е

t рое своими контактами 6 подает пичисла, равные и лю. улю. тание Е на двигатель Д

Первое число пост паюп ее и

В Сигналом с пеу вого или тре гьего вый (врехний по схеме) вхо элеменод элемен- выхода элемента 38 через элемент

29-31. та, формируется на выходе регистров

5 -! ! "И 48 триггер сбрасывается в

42

1 ° нулевое состояние, отключая реле 64, Элемент 38 сравнения имеет т и р ме т три этим же сигналом сбрасывается в нувыхода: на первом (ве хнем по сх р (рхнем по схе- левое состояние регистр 61. ме) появляется единичный сигнал ес4. у Робот начинает движение вперед ли первое число меньше вто ого на орого, на 10 в начало координат с большой скоровтором (среднем) — при равенстве чисел и на третьем (нижнем) — в ос- Адрес последней пройденной роботальных случаях. том позиции определяется числом, коТак как в данный момент числа торое формируется на выходе регистравны, то сигналом с второго выхода 15 ров 29-31 следующим образом. элемента 38 триггеры 41 43 и 4 При движении вперед с датчика 1 сбрасываются в нулевое состояние положения одиночные импульсы ло(в данном случае и . у до олнительно), а тупают на вход регистра 7. В завитриггер 42 устанавливается в е я в единич- симости от количества импульсов на ное состояние, Е иничны д ч ый сигнал триг 20 одном из выходов регистра 7 будет гера 42 обеспечивает с а рабатывание сигнал. Допустим, что при числе реле 64 в блоке 37 кото оторое < воими единица сигнал будет на первом сниконтактами О к о лючает питание E эу (по схеме) выходе регист а 7 двигателя . вигатель ос р

Д . Д, - останавлива- при числе два — на втором и при чисется, если не был остановлен. 25 ле три — на третьем верхнем выходе.

Одновременно единичный сигнал с При первом импульсе с датчика 1 триггера 42 запускает элемент 47 сигнал с первого выхода регистра 7 задержки, например одновибратор форЭ поступает на один из входов элеменмируя единичный импульсный сигнал, та ИЛИ 10

1 и вход элемента И 20.

Задним фронтом этого сигнала 30 Ва другой вход элемента И 20 потриггер 44 устанавливается в единич- ступает си пал движения вперед,Cos ное состояние, формируя единичные падение сигналов на входе элемента сигналы на Один из входов элемен- И 20 обеспечивает появление сигнала тов И 51 и 52. B задатчике 56 по- на выходе элемента ИХП1 17, Укаэанный стоянно хранится адрес (число, не 35 сигнал открывает ключ 34 в резуль% равное нулю) начала координат, т.е, тате чего с датчиков 3-6 параллельисходное место робота, На входы ный код младп1ей группы 81 (на фиг,5 третьего элемента 40 сравнения по- по стрелке), составляющей адреса ступают числа с выхода регистров 29 — позиции 78, заносится в регистр 31.

40 Второй импульс датчика 1 через

Так как в данный момент числа на регистр 7, элемент И 19 обеспечит входах элемента 40 не равны, то на поя вле ние сигнала на выходе элеме нта нижнем (по схеме) выходе элемента ИЛИ 16, вследствие чего откроется

40 появляется единичный сигнал. Вслед- ключ 33 и вторая группа 82 кода адствие совпадения сигналов на входе 45 реса занесется в регистр 30, элемента И 52 открывается ключ 5/ и число с задатчика 56 через элемент

ИЛИ 50 поступает на вход элемента

38 сравнения и одновременно на второй вход сумматора 54. Так как теперь на входах элемента 38 первое число меньше второго, то сигналом с первого выхода элемента 38 триггер 41 устанавливается в единичное состояние и появляется сигнал (команда) "Вперед" с выхода блока 35.

1344595

Таким образом, мы получаем двенадцати )арядное число. Первый и »To рой импульсы датчика 1 через элемент

ИЛИ 10, элемент И 25, элеменг ИЛИ 13 с брасыва(от регистр 8 движения на з((д в нулевое состояние, Сброс регистра 8 осуществляется также вторым или третьим импульсом датчика 1 через элемент ИЛИ 9, элемент И 24 и элемент ИЛИ 13, но при движении робота назад.

II задатчике 55 постоянно хранится двоичное число, указывающее момент перехода на малую скорость. В сумматоре 54, на вход которого поступают числа с (н !хода регистров

29-31 и с «ыходд элемента ИЛИ 50, про((сходит вычисление модуля рд зности этих чисел.

Сигнал на выходе элемента 39 срд»нен!(я появляется лишь «тoM слуЧае, КОГДа 1)ХОДНЫЕ ЧИСЛа РаВНЫ, Выходной ед!и(ичный сигнал эле <ентд 79 ус T;Ift»í»liâàåò триггер <(5

li с-дин;! ()(ое состояние, »слег(ст)иге чс го ср<(бдты»дет реле 63 в блоке

37, которое своими контактам(1, )! вклю. чде T 13 цепь (I,âliãàòciëif Д оград)1((ивающ!(й pcз(н..тор R» понижд т скорость

p c) C) 0 1 3.

Есrt;. »конные ч!(слд .)лементд 39 н(1- р;(! Hl i) го !) обот .<,7)7(же гг я с ранее

Bbf«эд »ноi Г коростьlв ll « Ifгэежне 1

Н ПРД )ЛЕ(пп!.

<)тк:lf<)

)г ых(1) if! ) м(нта 38 .

Т;»,! м образом, осуше твляется начазг(,н! !!! э дну(к If формирог!ание командь< бл<) (Ом 1 ),i;1 l)(p(. M(Ï)(:!(II(p )c)c)T;7

»перел, ti начало коорд)(ндт, в исход1(i) < (()< О ((!1(Å, 1(д! то. f f ко рой<)т 1! рllо !и зHTся Ес началу lc()()pjIIIH то 1 ход«» е числя элемента 38 будут раины и (1(гналом с вто;)ого «ыхода элемента 38 триггL ра 42 уса дндш!7(н,l(тся )з единичное с си тонни(, срдбд гьшдет ре!)е 64 и реб )т ост(знд!зл)11)ается. Этим же сигналом ((! <к )дд триггера 42 (как описан(p;fif(f(.,1 запускается элемент 47 заде!)жк)1, задним фронтом триггер 44, стднд;.ливдетея в еди((ичное состояние, <,)(рмируя сигналы EIQ отдельных

|х()lах элементо«И 51 и 52.

T(lfc к;lic в данный момс нт робот»»

-хог!7(т я «начале координат, f c) paf!нь! входные числа элемента 40 сравнения, »следствие чего на верхнем

«шкоде элемента 40 появляется единичный сигнал, обеспечивая совпадение сигналов на входах элемента И 51

Выходной сигнал элемента И 51 устана«ли«ает триггер 46 в единичное состояние.

Сигналом с триггера 46 открывается к:!!()ч 58, вследствие чего импульсы генератора 60 поступают на регистр 61 сдвига. Регистр 61 имеет и

»ыходов, где n — число позиций,Первый выход регистра 6 1 подключен к

15 первому входу первого из Il элементо» И 53, другой вход элемента И 53 подключен к выходу первого из и датчиков 36, регистрирующих наличие конгейнера в первой позиции.

Последний выход регистра 61 подключен к первому входу и-го элемента И 53, а другой вход элемента И 53— к выходу n-ro датчика 36.

Нд первые входы соответствующих я5 элементов И 53 последовательно во

»p(tel!If подаются единичные сигналы с соответствующих выходов регистра 61.

Если место в позиции пустое, т,е. туда можно ехать роботу и ставить конте ff(Lp, то на выходе соответствую-! (le го датчика 36 будет единичный сигндл. Совпадение «ходных сигналов на

<)äftcJì из первых элементов И 53 обе35 (!(чнв дет посредс 1 вом элемента ИЛИ

-i9 (брос триггера 46 в нулевое сооя»ие, закрывается ключ 58 и прекp»((IIL Trя пос гупление импульсов ген=рдторд о0 на вход регистра 61, 40

Выходной единичный сигнал первого нз элементов И 53 открывает ключ

59 и через элемент ИЛИ 50 обеспечи«дет (.чигыва»7(е кода с соответствуюшегс задатчика 62, который посту45 идет на входы элемента 38 и сумма.Ог)а 54. Число с выхода элемента

1ПИ 50 указывает адрес позиции, куда надо ехать роботу. Так как теперг входные числа элемента 38 не равны, 50 то в зависимости от их соотношения появится выходной сигнал на первом или третьем выходе элемента 38 а с

«!.!хода всего блока 35 сформируется команда вперед или назад соответст55 «(l t ff c) °

Робот начнет перемещаться с соот" иетствующей скоростью к выбранной позиции и остановится у нее.

1344595

При движении робота назад (1)()()мируется сигнал с. выхода блока 3 ), а при использовании соответствуюших выходов ре ги стра 8, элеме нто в 1 1, 12, 21, 22, 23, 26, 27, 14 — 17, ключей 32-34 и регистров 29-31 аналогичным образом формируется параллельный двоичный код числа на вход блока 35.

Причем значения весов разрядов регистрах 29-31 не меняются, т.е, всегда младший разряд кода крайний справа, а старший — крайний слева.

Таким образом осуществляется последовательно-параллельное фор п1рование кода адреса позиции, расширяющее возможности адресации и совмещающее положительfff fe качества и»раллельного принципа с нятия информации с точки зрения возможности ее самокорректировки.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для управления подвижным роботом, содержащее четыре датчика положения, блок программного управления, пер131.п1, второй, третий и четвертый выходы которого coepffffeны с соответствующими входами блока управления электроприводом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цел)н) расширения технологических возможностей и упрощения, оно дополнительно содержит два датчика награвления перемещения, пять регистров, девять элементов ИЛИ, десять )ле.(ентов И, три ключа, элемент задержки и датчики наличия объекта, выходы которых соединены с первыми входами блока программного управления, подключенного первым выхоцом к первому входу первого, второго, третьего, восьмого и девятого элементов И, а вторым выходом к первому входу четвертого, пятого, шестого, седьмого и десятого элементов И, первый выход первого регистра соединен с первым входом первого элемента HJIH и вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к первому входу седьмого элемента ИЛИ, соединенного выходом с первым входом первого ключа и третьего,четвертого и пятого регистров ) выходы которых подключены к вторым входам блока программного управления, второй выход первого регистра с () ед31ff(fl с не f) f)fçfì вх ()Д() и l) Г() I) (1 () ) l ( ме нта 11JII1 и вторым входом 1)ер13(го элемента ИЛИ и второго элем(нта И, подключенного выходом к первому f)ходу восьмого элемента И)1И, выход коf торого соединен с первым входом второго к;(юча, подключенного выходами к вт()р1(м входам четвертого ppгистра; тре ий выход первого регистра соеди0 нс и с нчорым входом второго элемента

ИЛИ и третьего элемента И, 13ыход которогп подключен к первому входу третьего ключа, соединенного выходами с вторыми входами пятого регистра, 15 первый выход второго регистра подключсн к первому входу третьего элемента И.1П1 и второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента

20 И !И, второй выход второго регистра подклн чен к первому входу четвертого элемента ИЛИ и второму входу третьего элемента ИЛИ и пятого элемента

И, соединенного выходом с вторым входом восьмого элемента HJIH третий выход второго регистра подключен к второму входу четвертого элемента

ИЛИ и шестого элемента 11, выход которого соединен с вторым входом девяЗ0 того элемента И, выход первого элеMt нта ИЛИ подключен к второму входу седьмого элемента И, соединенного выходом с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого под35 ключен к выходу восьмого элемента И, а -3ыход — к первому входу второго регистра, соединенного вторым входом с выходом второго датчика напряжения перемещения, выход второго элемента

40 HJIH подключен к второму входу восьмого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым входом девятого элемента И, выход которого подключен к первому входу шестого

45 элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом десятого элемента

И, а выходом с первым входом первого регистра, второй вход которого подключен к выходу первого датчика

50 направления перемещения, выход первого, второго, третьего и четвертого датчика положения соединен соответcTF3pHHo с вторым, третьим, четвертым и пятым входом первого, второго и

55 третьего ключей, а выходы первого ключа подключены к вторым входам третьего регистра.

1344595

1 34s÷)95

Т

Л

5

Ю

7З 2

ptJP. 5

1344595

78

17 77 77 1

) г т

) Т !

1 !

i LJ Ill |

Ф е 5

Составитель Е,Политов

Техред Л.Олиинык орректор

Редактор Ю.Середа

Закаэ 4882/17 Тираж 951 Подписное

ВНИИПП Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4