Устройство для позиционно-скоростного управления манипулятором
Патент 991366
Авторы
Устройство для позиционно-скоростного управления манипулятором
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сеюз Севвтскик
Социалистических
Pecnydmeic
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 131181 (21) 3354665/18-24 1И1М. КИ-з
6 05 В 11/00
В 25 J 13/00 с присоединением заявки М
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (331УД 4 62-50 (088;8) Опублмковано 23Р183. бюллетень MP 3
Дата опубликования оиисания 230133
/ Р-„.-, Л.И ° Слуцкий и Е.A. Сафонцев ! с., j
1 Казахский ордена Трудового Красного Знамени .государственный университет им. С.М. Кирова . (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОННО-CK0POCTHOI О
УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ. Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных манипуляторов.
Известно устройство для позиционно-скоростного управления манипулятором, содержащее задающий орган, вычислительный блок, блок изменения структуры, блок следящих приводов и исполнительный механизм (1 3.
Однако устройство не обеспечивает автоматического перехода от позиционного режима к скоростному.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее задающий орган, выходы которого соединены с первыми вхо-. дами блок изменения структуры и блока пороговых элементов, вторые входы и выход которого подключены соответст- . венно к первым выходам и к второму входу блока изменения структуры, вторыми выходами соединенного с вычислительным блоком, выходы которого подключены к входам приводов, связанных с исполнительным органом (2 ).
Это устройство обеспечивает позиционный способ управления только в фиксированной зоне, что не позволяет осуществлять точные операции в любой точке рабочего объема манипулятора ! беэ предварительной перестройки отдельных блоков системы.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок импульсной памяти, первые входы которого щ соединены с выходами задающего орга. на, второй вход — с выходом блока пороговых элементов, а выходы — с третьими входами блока изменения структуры.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Схема срдержит пульт управления 1, задающий орган 2, блок 3 пороговых элементов, вычислительный блок 4, приводы 5, исполнительный орган 6, первые триггеры 7, первые ключи 8,второй триггер 9, первый ждущий мультивибратор 10, нуль-органы 11,дифференциаторы 12, блоки 13 выделения модуля, дискриминаторы 14, элемент
ИЛИ 15, источник 16 эталонных сигналов, блок 17 изменения структуры,первые сумматоры 18, интеграторы 19,вторые ключи 20, вторые сумматоры 21, элемент HE 22, третьи ключи 23» четвертые ключи 24, блок 25 импульсной
991366 - 1Р е -е -е )
Э 2 (Е, coed. sd, p ЕЭ Е вЂ” в„/-«
I 22 2 21
Ч1=dpcc05 0 I 2%2 0 памяти, второй ждущий мультивибратор
26, элементы 27 памяти, пятые клю" чи 28.
Устройство работает следующим образом.
Оператор с пульта управления 1
5 формирует с помощью задающего органа
2 вектор управляющих сигналов Д, пропорциональных обобщенным координа. там задающего органа 2. Этот вектор подается в блок 3 пороговых элементов, где в блоках 3 и 4 определяются
;модули скоростей изменения его компонент, которые затем сравниваются с компонентами вектора уставок U>, поступающих с источника 16 эталонных сигналов. Если скорость изменения любой йз компонент не превышает соответствующего порогового значения, то с выходов дискриминатора 14 на . вход элемента ИЛИ 15 не поступает нин одного импульса, и триггеры 7 и 9 остаются в состоянии ожидания импульсов от дискриминаторов 14, в которое они автоматически устанавливаются при включении системы управления. В этом случае управляющий потенциал 25 триггера 9 переводит ключи 23 в замкнутое, а ключи 20 и 24 — в разомкнутое состояния. Триггеры 7 переводят свои ключи 8 в разомкнутое состояние.
Вектор управляющих сигналов Ч через QQ
co a. а +а -Е у+Ып (2 2 2 21
Э 2 /
Ч> = агссоэ
2МР2Рэ где Ч Ц „,Y — углы поворота звеньев @)
0 исполнительного органа 6;
p,с(— углы поворота звеньев задающего органа 2;
В->,R2 — длины звеньев исполнительного органа б;
E - длина звена задающего органа 2.
Вектор выходных напряжений подается на вход приводов 5 и затем на исполнительный орган 6. Таким образом, устройство работает в позиционном режиме. При превышении уставки скорости любой из компонент < дискриминатором 14 формируются импульсы напряжения, которые поступают на входы триггеров 7 и триггер 9 и опрокидывают их во второе устойчивое состояние. Перепад напряжений с триггера 9 подается на управление ключей 20 и 24 и ждущий мультивибра- 60 тор 26. Ключи 23 размыкаются, а ключи 20 и 24 замыкаются. Блок 13 формирует кратко временный импульс разрешения, в течение которого замыкаются ключи 28, стираются прежние значения 65 ключи 23 подается на вход вычислигельного блока 4, который производит решение векторного управления от-, носительно компонент вектора
Uib, (I ) us„(,L7) где бэ,, (y ) — выражение зависимости выходной точки задающего органа 2 от вектора его обобщенных координат
0 (Ф) — выражение зависимости арык положения выходной точ-. ки исполнительного органа б от вектора era обоб- щенных координат Ч; к — коэффициент пропорциональности — константа.
Эта вычислительная процедура блока 4 остается неизменной как для позиционного, так и для скоростного способа управления. Конкретно вид этого уравнения и его решение зави-!
1 сит от кинематики задающего и исполнительного органов манипулятора,В случае трехкоординатного (координаты качания, ротации и изменения длины звена) задающего органа 2 и трехкоординатного (координаты ротации и две качения ) исполнительного органа б решение имеет вид компонент сигналов в элементах 27 памяти, и записываются их новые значения, поступающие с органа 2. После окончания импульса разрешения с выходов элементов 27 памяти новые значения компонент записанного сигнала подаются на инвертирующие входы сумматоров 18,где складываются с текущими значениями компонент сигнала.
Полученные результирующие сигналы
I через ключи 24 поступают на входы интеграторов 19 и далее на первые входы сумматоров 21, на вторые входы которых подаются сигналы с элементов
27 памяти через ключи 20. Суммарный сигнал с выходов сумматоров 21 поступает на вход вычислительного блока 4 и далее на силовые приводы 5 и испОлнительный орган б. При возврате текущих значений компонент вектора к значениям, записанным в элементах 27 памяти, на выходах сумматоров
18 напряжения переходят через нулевой потенциал. В моменты этого перехода нуль-органами 11 вырабатываются кратковременные импульсы, которые поступают на входы ключей 8. Из группы
991366
ВНИИПИ Заказ 130/64 Тираж 872 Подписное
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 ключей 8 замкнутыми оказываются включенные в каналы, по которым была превышена уставка скорости изменения управляыщего сигнала. Такое включение необходимо для того, чтобы избежать ложного срабатывания триггера 9. Оно осуществляется подачей управляющего напряжения с триггеров 7. Если триггер 7 не опрокинулся, то управляемый им ключ 8 разомкнут и наоборот. Ждущий мультивибратор 10 служит для эа- 10 держки импульсов, прошедших по замкнутым ключам 8 на его вход. Задним фронтом импульса, формируемого мультивибратором 10, опрокинувшиеся триггеры 7 и 9 возвращаются в состояние ожидания импульсов от дискриминаторов 14, Устройство переключается в позиционный режим управления.
Применение изобретения позволит вести работу исполнительного органа во всем объеме обслуживания манипуля-. тора как позиционным, так и астатическим способом, причем устройство автоматически переключается иэ одного режима управления в другой помогая опера--1 /25 тору выполнять поставленную задачу.
Формула изобретения
Устройство для позиционно-скоростного управления манипулятором, содержащее задающий орган, выходы которого соединены с первыми входами блока изменения структуры и блока пороговых элементов, вторые входы и выход которого подключены соотвеФ-. ственно к .первым выходам и к второму входу блока изменения структуры,вторыми выходами соединенного с вычислительным блоком, выходы которого подключены к входам приводов, связанных с исполнительным органом, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит блок .импульсной памяти, первые входы которого соединены с выходами задаю-, щего органа, второй вход — с выходом блока пороговых элементов, а выходы - с третьими входами блока изменения структуры.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США 9 3280991, кл. 214-1; опублик. 1971.
2. Авторское свидетельство СССР, Р 633725, кл. В 25 J 13/00, 1978 (прототип).