Сустав задающего органа дистанционного копирующего манипулятора

Сустав задающего органа дистанционного копирующего манипулятора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

:.. -. ..с-тм: ичежавв библио вата (:АЬ

ОП ИСАИЧ (I1), 444634

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОВРЕТЕИИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЯаО ВУ (6l) Зависимое от авт. свидетельства27837 (22) ЗаявленЫО. I0.72 (21)I842082/25-8 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 30< 09745юллетень Ме 36 (46)тДата опубликования описания -0 0 74 (51) N. Кл.

В 25j Х7/00

Государственный комитет

Соввта Министров СССР

Ilo делам изеоретений и открытий (53) УИК

62I.828.2(088.8) (72) Авторы изобретения

В.М. Баранов и В.Н. Белоусов (71) Заявитель (54) СУСТАВ ЗАЛ,АОБУ ОРГАНА ДИСТАЦИОБНОГО

КОПИРУЮЩЕГО ВИНИПУЛЯТОРА.

По авт.св. )а 278372 известен сустав задающего органа дистанцион ного копирующего манипулятора с воспроизведением нагрузки исполнительного органа с помощью релейной следящей системы, содержащий датчик управления положением исполнительного органа, датчик усилия нагрузки, приводйой электродвигатель с йеобратимым механическим редуктором и датчик усилия оператора, выполненный из упругого дефорийруемого элемента и измерителя его деформаций, Однако этот сустав не имеет устройства, вырабатывающего сигнал на измененйе положения исполнительного органа в сторону движения руки оператора по углу между выходным валом необратимого редуктора и звеном сустава, на котором уста= новлен редуктор.

Целью изобретения является обеспечение в процессе манипулиро,вания регулируемого в зависимости

2 от нагрузки рассогласования положения исполнительного и задающего органов манипулятора при сохранении жесткости исполнительного ор5 гана, а также снижение потребляемой мощности приводного электродвигателя сустава, Это достигается тем, что ротор датчика управления положением

1о исполнительного органа закреплен на выходном валу необратимого механического редуктора, а статорна звене сустава, на котором установлен редуктор.

ы Предлагаемый сустав задающе»

ro органа позволяет автоматически регулировать в процессе манипуливания величину рассогласования просадки) исполнительного и задаю

20 щего органов манипулятора пропор ионально нагрузке на исполнительном органе от объекта манипулирован щ, т.е. при отсутствии нагрузки йа йсйолнительном орган не положение задающего оягана ко

3 44 пируется исполнительным органом практически без рассогласования, при наличии же нагрузки - копируется с рассогласованием в сторону, противоположную направлению вектора. силы нагрузки пропорционально жесткости упругого элемента сустава.

Во время захвата, страгивания с места объекта манипулирования, во время манипулирования со связанными предметами и упоре в препятствие предлагаемый сустав позволяет регулировать время установления рассогласования (просадки) исполнительного и задающего органов по желанию оператора, т.е. в процессе манипулирования оператор может получать от манипулятора инФормацию о нагрузке от объекта манипулирования с быстродействием, устанавливаемым самим оператором из необходимости нормального ощущения нагрузки.

Кроме того, предлагаемый суста позволяет снизить потребляемую мощность приводного электродвигателя, так как при движении исполнительного органа манипулятора в сторону, противоположную направлению вектора силы нагрузки, приводной электродви гатель сустава задающего оуана совместно с необратимым редуктором снимают с упругого элемента только дополнительную к закрутке операторм упругого элемента пропорционально нагрузке деформацию, а при движении исполнительного органа манипу-. лятора в сторону направления вектора силы нагрузки — только подкручивают упугий элемент на величину деформации, снятой оператором с упругого элемента.

На чертеже представлена кинематическая схема предлагаемого сустава.

В верхней части Х сустава в подшипниках вмонтирован вал 2, принадлежащий нижней части 3 сустава.

На верхней части сустава установлен приводной электродвигатель 4 приводящий в движение необратимы механический редуктор 5, выходное звено которого — червячйое колесо

6, имеет возможность вращаться относительно вала 2 и относительно верхней части I сустава. Упругий деформируемый элемент 7 одним концом закреплен на валу 2,другим— на червячноы колесе Б необратимого редуктора. Деформацию упругого элемента изме иет измеритель деформации 8, статор которого закреплен на червячном колесе 6. а ротор4634

4 на валу 2. Датчик 9 уйравления положением йсполнительного органа вырабатывает сигнал, пропорциональный углу между положейием червячного, колеса 6 и верхней части сустава, в связи с чем статор датчика закрейлен на верхней части сустава а ротор - на червячном колесе 1.

При движении манипулятора без

„ объекта манипулирования оператор, о действуя на рукоятку нижней частй сустава непосредственно или через смежное звено, поворачивает вал 2 относительно йеподвижной верхней ,„, части, преодолевая начальное сопротивление упругого элемента 7. В этом случае соответствующее звейо исполнительного органа не подвергается воздействию нагрузки. Сиг.„ нал с измерителя деформации 8 поступает на сравнивающее устройство и далее через релейныи усилитель рассогласования на электродвигатель 4. Вал электродвигателя ,„, 4, вращаясь, поворачивает необратймый редуктор, которыи снимает начальную деформацию упругого элемента, и одновременно через колесо

6 необратимого редуктора и датчик ,„ 9 управления положением вырабатывается сигнал уп ивления положением, который отрабатывается соответствующим приводом звена исполнительного органа в сторону движе„ ния руки оператора. В этом случае рассогласование положении <просадка) испмнительного и задающего органов, а вместе с этим необходимая для приведения в движение ис„„ полнительного органа деформация упругого элемента, на снятие которой затрачивается мсщность приводного электродвигателя сустава, определяются величиной зоны нечув45- ствительности релейного элемента в усилителе рассогласования.

При выполнении операций с объектом манипулирования его необходимо сначала захватить, а потом

„> стронуть с места, преодолев усилие нагрузки.

В процессе захвата объекта ма-, нипулирования оператор, действуя на звено сустава задающего органа,де формирует его упругий элемент 7 на величину, необходимую для того, чтобы привести в движение свободный от нагл"зки захват исполнительного органа. При соприкосновении захвата с объектом манипулирования в датчике усилия нагрузки захвата исполнительного органа возникает сигнал, пропорциональный сигналу с датчика управления положением, т.е. про463

20

3О

5О

5 44 порционалыий начальной деформацйи упругого элемента и равный по величине сигналу с измерителя деформ ции упругого элемента 8, но с об т ным знаком. Этот сигнал поступает на сравнивающее устройство, где компенсирует сигнал с измерителя дефорлации упругого элемента. Оператор продолжает воздействовать на упругий элемент 7 сустава задающего органа,управляющего движением захвата. В измерителе деформации упругого элемента выра0атывается сигнал больший, чем сигнал с датчика усилия нагрузки, на величину, пропорциональную дополнительной дефорлации упругого элемента 7. Этот сигнал поступает на сравнивающее устройство, которое вырабатывает сигнал рассогласования, поступающий на усилитель рассогласования, а с усилителя рассогласования на прово1, ной электродвигатель 4 сустава задающего органа. Бал электродвигателя 4, вращаясь, поворачивает необратимый редуктор 5, который снимае дополнительную дефор1лацию с упругого элемента t, и одновременно чере: червячное колесо 6 и датчик 9 управления положением вырабатывается сигнал управления положением до тех пор, пока после отработки сигнала управления положением приводем захвата исполнительного органа сигнал с датчика усилия нагрузки аахвата исполнительного органа сравняется по величине с сигналом с измерителя дефорлации 8 захвата сустава задающего органа. Этот процесс продолжается до установления необходимого усилия захвата объекта манипулирования. При этом величи на рассогласования положения задающего и исполнительного органов автоматически устанавливается пропорционально усилию захвата объекта манипулирования и определяется закруткой упругого элемента 7 рукой оператора. Информацию об усилии захвата объекта манипулирования оператор получает по реакции от закрутки упругого элемента 7, которую производит он сам из условия нормального ощущения нагрузки. Таким образом, динамические процессы воспроизведения нагрузки машинойманипулятором и ощущения нагрузки человеком-оператором совмещаются во времени.

При упоре в препятствие работа сустава аналогична работе сустава при захвате объекта манипулирования.

В процессе страгивания с места объекта манипулирования и в avo1

6 цессе манипулированйя со связаннйми объектами последовательность работы элементов сустава та же, что и при захвате объекта, с той лйшь разницей, что после вопроизведения нагрузки от объекта манипулирования для сооб .1ения движения манипулятору совместно с объектом манипулирования оператор, воздействуя на упругие элементы соответствую их звеньев суставов задающего органа, создает дополнительную деформацию.

Эта деформация перерабатывается указанны,"л выше способом в сигнал изменения полонения, который отрабатывается соответствующ>пли приводами звеньев исполнительного органа в сторону руки оператора. При этом задающий и исполнительный органы двигаются с рассогласованием по положению, которое автоматически устанавливается в процессе движения в соответствии с изменением нагрузки.

В процессе движения манипулятора при несовпадении направлений вектора силы от нагрузки и движения руки оператора исполнительный электродвигатель 4 сустава задающего органа работает в режиме снятия дерорлации с упругого элемента 7, а при совпадении направлений — в режиме восстановления дефорлации, снимаемой оператором с упругого элемента. В том и другом случае прирацение деформации упругого элемента в ту и другую сторону, достаточное для приведения в двйжение манипулятора, определяется зоной нечувствительности релейного элемента усилителя рассогласования.

При движении ланипулятора на.-. грузка на руке оператора воспроизводится самим оператором, а приводной электродвигатель сустава только сопровождает упругий элемент, затрачивая энергию на создание только приращения деформации упругого элемента.

В связи с этим энергозатраты приводного электродвигателя сустава задающего органа, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, значительно ниже.

П р е д м е т изобретения

Сустав задающего органа дистан. ционного копирующего манипулятора по авт.св. >i 27837I, отличающийся тем, что, с целью обеспечения в процессе манипулирования регулируемого в зависимости от нагрузки

444634 рассогласования положения исполни- вн одном валу необратимого механи тельного и задающего органов, ротор ческого редуктора, a GTGTOp .датчика управления положением ис- на звене, на котором установлен реполнительного органа закреплен на жктор, Соста витая а В . ИЛ!ИрИаНОВа

Celll4i

Изд. № 31 Тираж A/7 Подннсное.!аказ М б! (!!!)!!!!И осударг1аеиного квинт а Совета Министров ССС!т ио деаач изобретений н открытий

Москва, 1!Л035, Раугиская наб., 4/Х! !реднрнятие «!1атент», Москва, I 59, Берегнконская иаб., 24