Устройство для управления автоматическим роботом- манипулятором

Устройство для управления автоматическим роботом- манипулятором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНгИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

--c«> 447687

Санзз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДЬС ГВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 04.01.73 (21) 1867023/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.10.74. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 06.06.75 (51) М. Кл. G 05b 15/00

В 25j 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3(088.8) (72) Авторы изобретения

М. Б. Игнатьев, И. Л. Ерош и Ю. Г. Шецен

Ленинградский институт авиационного приборостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИМ

РОБОТОМ-МАН И ПУЛЯ ТОРОМ

Изобретение относится к системам, управляемым вычислительными устройствами, а также к автоматическим работам-манипуляторам, предназначенным для автоматизации различных технологических процессов и операций во многих отраслях промышленности, в частности, в станкостроении, приборостроении и сталелитейной промышленности.

Известны роботы-манипуляторы, осуществляющие ряд технологических операций по переносу предмета с места на место, ориентированной укладке и т. д. Устройство управления таким роботом-манипулятором содержит датчики контакта с предметом, которые через блок опроса датчиков соединены с соответствующими входами блока опроса параметров положения предмета в рабочей зоне. Блок управления схватом имеет набор стандартных программ, определяющий виды работ (например, перенос предмета в заданную точку, ориентированная укладка и т. п.). Поиск предмета осуществляется по определенной траектории, определяемой программой поиска, т. е. обеспечивается «слепое» обнаружение предмета.

Робот-манипулятор позволяет заменить ручной труд машинным при выполнении некоторых технологических операций, что дает возможность увеличить производительность труда и обеспечить работу в горячих и вредных средах при отсутствии человека. Кроме того, такие роботы освобождают рабочего от выполнения тяжелого и монотонного ручного труда.

5 Однако этим роботам-манипуляторам свойственно малое быстродействие, вследствие длительного поиска предмета, а также значительная сложность всего устройства. Реализация затруднена жесткими требованиями, 10 предъявляемыми к датчикам и другим элементам, особенно в условиях горячих и вредных сред.

Цель изобретения — повышение быстродействия и упрощение устройства управления ро15 ботом-манипулятором.

Предлагаемое устройство для управления роботом-манипулятором содержит чувствительное поле, выполненное в виде матрицы подвижных шин, установленных над токопро20 водящей подложкой и подпружиненных относительно ее. Каждая шина матрицы снабжена контактами, установленными на стороне, обращенной к токопроводящей подложке, а контакты соединены между собой и соответ25 ствующими входами блока опроса датчиков, причем каждая шина изолирована от контактов других шин.

На фиг. 1 схематически представлено чувствительное поле; на фиг. 2 — один из вари30 антов выполнения шин чувствительного поля;

447687

10 хнач т -хкон

2 ц

Унан + Укон ц

65 на фиг. 3 — структурная схема устройства для управления автоматическим роботом-манипулятором.

Параметры положения предмета на рабочей поверхности определяются с помощью чувствительного поля 1 (cM. фиг. 1), на котором располагается предмет 2, подлежащий манипулированию. Чувствительное поле выполнено в виде матрицы жестких координатных вертикальных 3 и горизонтальных 4 шин, укрепленных подвижно над токопроводящей подложкой 5 (см. фиг. 2). С помощью упругого элемента б каждая шина матрицы подпружинена относительно подложки и снабжена контактами 7, что позволяет независимо от других шин при попадании на нее предмета опускаться вниз и электрически контактировать с токопроводящей подложкой. Все контакты каждой шины электрические объединены в общий вывод и укреплены на шинах со стороны токопроводящей подложки. Вертикальные и горизонтальные шины имеют в местах пересечений пазы 9, обеспечивающие независимость контактирования шин с подложкой. Общие выводы с горизонтальных и вертикальных шин чувствительного поля подключены к соответствующим входам блока 10 onроса датчиков (см. фиг. 3). Выходы этого блока подключены к входам блока 11 определения номера начальной вертикальной шины, замкнутой на подложку, блока 12 определения номера начальной горизонтальной шины, замкнутой на подложку, и к входам блоков

13 и 14 определения числа замкнутых на подложку вертикальных и горизонтальных шин.

Выходы блоков 13 и 14 подключены к входу блока 15 определения угла наклона оси симметрии предмета к горизонтальной оси поля.

Выходы блоков 11 и 13 подключены к входу блока 16 определения координаты центра предмета по оси Х. Выходы блоков 12 и 14 подключены к входу блока 17 определения координаты центра предмета по оси У. Выходы блоков 15 — 17 соединены с соответствующими входами блока управления 18 исполнительными механизмами робота-манипулятора 19, а вход управления роботом по стандартным программам блока 18 соединен с выходом блока 20 стандартных программ робота.

Подлежащий манипулированию предмет 2, расположенный на чувствительном поле 1, замыкает на токопроводящую подложку 5 горизонтальные и вертикальные шины, расположенные непосредственно под ним. Электрический потенциал, подведенный к подложке, через замкнутые контакты соответствующих шин, находящихся под предметом, переходит на эти шины. Шины, замкнутые на подложку, выделены жирными линиями (см. фиг. 1).

Горизонтальным шинам присвоены номера

Х вЂ” Х„, а вертикальным — У1 — У„. Предмет

2, находящийся на шинах чувствительного поля, замыкает на токопроводящую подложку вертикальные шины с номерами Унач Укон H гоРизонтальные шины Хкач Хкон. ПРи этОм число горизонтальных замкнутых шин х — Хкон Хнач1 а число вертикальных замкнутых на подложку шин

l> — Укон Унач.

Координаты центра предмета определяются в соответствии с выражениями

Для грубого определения угла Ч наклона оси симметрии предмета и последующей ориентации схвата исполнительного механизма достаточно найти наклон прямой, проходящей

ЧЕРЕЗ ТОЧКИ (Хнач Унач) И (Хкон, Укон) . УГОЛ будет определен достаточно точно, если длина предмета во много раз больше его ширины.

Блок 10 опроса датчиков последовательно опрашивает вертикальные и горизонтальные шины чувствительного поля и может проводиться как последовательно, так и параллельно. В блоках определения номеров начальных вертикальных и горизонтальных шин, замкнутых на подложку (11, 12), подсчитывается количество шин, на которых отсутствует потенциал, начиная от шин с номерами Хь У до шин с номерами Х„,„, Y„,. Блоки 13 и 14 подсчитывают число вертикальных и горизонтальных шин, находящихся под потенциалом — 1к и I . Блоки 11 — 14 могут быть реализованы, например, в виде интеграторов.

Напряжения, соответствующие вычисленным значениям Хн,ч и l поступают в блок 16 определения координат центра предмета по оси Х вЂ” Хц, где производится суммирование: х

Хц =- Х„,„+

Аналогично определяется вторая координата центра предмета Уц в блоке 14. Блоки 14 и 16 могут быть реализованы на операционных усилителях.

Значения l, и I поступают в блок 15 определения угла наклона оси симметрии предмета к горизонтальной оси поля. Вычисленные координаты Хц и Уц позволяют вывести схват робота над центром симметрии предмета. Для облегчения взятия предмета необходимо развернуть схват в соответствии с углом наклона предмета ср. Однако угол наклона определяется неоднозначно, так как если cp — угол относительно оси Х, то угол л — cp определяет второе положение предмета, замыкающего те же вертикальные и горизонтальные шины. В случае четырехпальцевого схвата робота эта неоднозначность не является препятствием для точного взятия предмета (пальцы разворачиваются соответствующим образом). Для двухпальцевого схвата робота необходимо

447687

5 пробное взятие в соответствии с вычисленным углом . В случае неудачной попытки схват разворачивается на угол л — cp и захватывает предмет.

Сигналы, содержащие сведения о координатах и угле наклона rp, в виде аналоговых напряжений подаются в блок 18 управления исполнительными механизмами робота, осуществляющий преобразование этих сигналов в форму, необходимую для управления угловыми и линейными перемещениями схвата робота. В этот же блок вводятся напряжения из блока 20 стандартных программ, управляющие перемещениями схвата робота после взятия предмета. Стандартные программы позволяют производить заданные виды работ: перенос предмета в определенную точку, ориентированную укладку, сортировку и т. п.

Реализация устройства для управления автоматическим роботом-манипулятором не представляет трудностей. Конструкция чувствительного поля проста и для егo изготовления не требуется применения дорогостоящего и сложного оборудования. Вся электронная часть может быть выполнена на стандартных интегральных микросхемах логических элементах 133-й серии и операционных усилителях типа 1УТ 401 и т. п.

Предмет изобретения

Устройство для управления автоматическим роботом-манипулятором, содержащее датчики контакта с предметом, выходы которых через блок опроса датчиков связаны с соответству1О ющими входами блока определения параметров положения предмета, выходы которого соединены с соответствующими входами блока управления исполнительным органом, о тл ич а ю шее ся тем, что, с целью повыше15 ния быстродействия и упрощения устройства, оно содержит чувствительное поле, выполненное в виде матрицы подвижных шин, установленных над токопроводящей подложкой и подпружиненных относительно нее, каждая шина снабжена контактами, установленными на стороне, обращенной к токопроводящей подложке, причем контакты каждой шины электрически соединены друг с другом и с соответствующим входом блока опроса датчиков и

25 изолированы от контактов других шин.

447687

4Рив 2

Фиг. 8

Составитель Ю. Шецен

Техред T. Миронова

Корректор А. Степанова

Редактор Е. Гончар

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1339/11 Изд. № 525 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5