Устройство для управления манипулятром

Устройство для управления манипулятром

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 553101 (61) Дополнительное к авт. свид-sy— (22) Заявлено 02.10,75 (2}) 2177642/24 (51) М. Кл.

В 25 J 13/00 с присоединением заявки №Государственный комитет

Совета Мннистроа СССР оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано05.04.77.Бюллетень № 13 (53) УДК 62-50 (088,8) (45) Дата опубликования описания 16.07.77 (72) Авторы изобретения

B. Л. Афонин, В, Ф. Каэмиренко, В, С, Кулешов и Г. В. Письменный

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им, Н, Э. Баумана (71) Заявитель

I It (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАН -Ig+,ÃÎÐÎÌ ь .,е

Изобретение относится к дистанционным манипуляторам, управляемым оператором пу тем формирования задаюших сигналов и мочсет быть использовано в машиностроении.

Известны устройства для управления манипулятором, содержащие задаюший орган, кинематически подобный исполнительному механизму манипулятора, Сигналы снимаемые с потенциометрических датчиков задающего зп органа, преобразуются системой следящих приводов в перемешение исполнительного ме ханизма манипулятора.

Наиболее близкой по техническому решению к данному изобретению является устрой-т5 ство для управления манипулятором, содержащее последовательно соединенные задающий орган, вычислительное устройство, блох интеграторов, блок следящих приводов и исполнительный механизм (2j.

Однако при работе в ограниченной зоне возможны удары звеньев исполнительного механизма об ограничительные упоры, что снижает надежность манипулятора и создает акустические шумы. Сушественным недостат-25 ком является и проявление "дрейфа" усилите лей. В результате чего при отсутствии управляющих воздействий со стороны оператора звенья манипулятора могут перемешаться с некоторой скоростью. Оператор должен непрерывно удерживать" манипулятор в положении удобном для проведения работы.

При этом от него требуется повышенное внимание, что сушественно увеличивает его утомляемость, снижает точность выполнения рабочих операций.

Кроме того, в указанной системе управления применяется задающий орган, не являющийся кинематически подобным исполнительному механизму, Поэтому.при большом количестве степеней подвижности исполнительного механизма возникает проблема управ пения избыточными степенями подвижности, не управляемыми от одного задаюшего органа. Требуются дополнительные устройства для управления этими степенями подвижности. Все это затрудняет работу оператора, требует повышенного внимания, снижает точность и скорость, манипулирования.

553101

Вычислительный блок 3. преобразует сигналы с эадаюшего органа в соответствуюшие сигналы, пропорциональные скорости перемешения . звеньев исполнитеЛьного меха- низма, либо в сигналы, пропорциональные перемещению звеньев исполнительного механизма. При управлении скоростью перемешения звеньев исполнительного механизма

6 вычислительный блок 3 реализует алгоритм:

1 ц) ю

®--I (8, х где О- вектор скорости перемешениязвеньев исполнительного механизма, «». ! — Якобиан преобразований, 9 - угловые перемешения звеньев исполнительного механизма;, - .индекс звена исполнительного механизма, Х вЂ” вектор перемешений задаюшего органа.

При управлении перемешением испол- нительного механизма 6 вычислительный .блок 3 реализует алгоритм:

Ф

В=foudt=)118„)ddt (2)

», .гдей» -М22чор угловых перемешеннй исполнительного механизма В пределах малых углов перемешений можно принять, что

11елью изобретения является повышение точности и скорости выполнения рабочих операций.;

Для этого система управления манипулятором содержит элемент ИЛИ и нелинейный блок, параллельные входы которого соедине- ны с соответствуюшими выходами блока интеграторов, а выходы подключены к соотве» ствуюшим входам блока интеграторов и элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним »» иэ входов вычислительного блока.

На чертеже приведена блок-схема устройства для управления манипулятором.

Устройство для управления манипулятором содержят пульт оператора 1, эадаюший орган 2, вычислительный блох 3, блок интег раторов 4, блох следяших приводов 5, исполнительный механизм 6, нелинейный блок 7, элемент ИЛИ 8, Устройство для управления манипуляторомз» работает следуюшим образом. .Оператор при помоши задаюшего органа

2, кинематически не подобного исполнительному механизму манипулятора, задает перемешение. С эадаюшего органа снимаются 25 сигналы, пропорциональные этим перемешениям и подаются на вычислительный блок 3.

Якобиан1 te ) не зависит от 8), тогда вычислительный блок 3 реали: ует алгоритм:

8=1 (8;) и g)

По сигналу элемента ИЛИ 8 в вычислительном блоке 3 производится переключение с одного алгоритма на npyrbA. Переключение с алгоритма (2) илн (3) йа алго: ритм (1) осушествляется со значением сигналов 8, соответствуюших моменту пе.2 1 реключения.

Блок интеграторов 4 интегрируют сиг» налы, поступаюшие с вы числительного блока 3 и с нелинейного блока 7. Сигналы

1 с нелинейного блока 7 поступают на входы блока интеграторов 4 как. отрицательная о6 ратная связь.

Система следяших приводов 5 преобраэу» ч г ет выходные сигналы блока интеграторов 4 в соответствуюшие перемешения звеньев исполнительного механизма 6.

Нелинейный блок 7 осушествляет нелинейное,преобразование сигнала пропорционально угловому перемешению звеньев исполнительного механизма 6.9j таким образом, что в пределах некоторой эоны измененияЗ выходной сигнал с нелинейного I преобразователя „.либо не зависит от 9, либо эта эави симость проявляется слабо. 8а пределами этой зоны зависимость между 2» и Q- сушест» венна и, с увеличением 8.; эта зависимость может проявиться более сильно.

Взаимосвязь между » иQ может, быть вью. ражена, например, кубической параболой:

Ч,= К,(8,-0,,), где У(- выходной сигнал нелинейного пре обраэователя,, К. - коэффициент; . - исходное положение 4 -го звена .

lO исполнительного механизма, обеспечиваюшее удобное его располо жение в рабочей зоне при отсутствии эадаюшего сигнала оператоРа

Другим примером реализации зависимости между12 и@: может быть известный способ построения кусочнсо-линейных функциональных преобразований сигналов. Выходные сигналы нелинейного блока 7 поступают в виде от рицательных обратных связей на соответст вуюшие входы блока интеграторов 4, а таьже на элемент ИЛИ 8.:, Элемент ИЛИ подает сигнал на вход вычислительного блока 3 для переключения с одного алгоритма на другой по сигналу одного из входов, в котором сигнал превысит пороговое значение, соответствуюшее границе рабочей эоны манипулятора.

553101 полнительный механизм, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью повышения точности и скорости выполнения рабочих операций, оно содержит элемент ИЛИ и нелинейный блок, параллельные входы которого соединены с соответствуюшими выходами блока интеграторов, а выходы подключены к соответствуюшим входам блока интеграторов н элемента ИЛИ, выход которого соединен с од»

10 ним иэ входов вычислительного блока.

l5 формула изобретения

Устройство для управления манипулятором, содержашее последовательно соединенные задаюший орган, вычислительный блок, блок 20 интеграторов, блок следяших приводов и исСоставитель А. Лашев

Редактор В, Кожемякин Техред 0. Луговая Корректор Н. Золотовская

Заказ 203/40 Тираж 1 1 14 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Нелинейное преобразование сигнала, пропорционального угловому перемешению звеньев исполнительного механизма, приводит к тому, что исполнительный механизм всег да стремится занять определенное положение в пространстве, обеспечиваюшее удобное" его расположение в рабочей зоне. Это исключает дополнительные устройства для управления избыточными степенями подвим ности исполнительного механизма, облегчает работу оператора, снижает его утомляемость и позволяет точнее выполнить рабочие операции.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе:

1. Кулешов В. С., Лакота Н. А. динамика систем управления манипуляторами. Иэдво "Энергия", М„197 1, стр. 10-78.

2. Уитни. Математические основы коор иинатного управления протезами и манипуляторами. динамические системы и управление. Труды американского обшества инже-! неров-механиков, 1972, ¹ 4, стр. 19-25.