Устройство для управления дистанционным манипулятором

СОЮЗ СОВЕТСКИХКцмлюпнесюжРЕСПУБЛИК д 1 С 05 В 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 20Еремов,ов тельство СССР1/00, 1976 УПРАВЛЕНИЯ ОРОМ по авт.(54)(57) УстРойство длядистАнционным мАнипуля 80, 1095129 А св. В 582960, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем сниженияфизических нагрузок на оператора,оно содержит последовательно соединенные первый нелинейный блок, дифференциатор, второй нелинейный блок, блоквыборки и хранения и блок умножения,через который выход датчика давления.подключен к первому входу первогосумматора, а вход первого нелинейногоблока соединен с выходом датчика давления,Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных манипуляторов.По основному авт.св. Р 582960 известно устройство для управления 5 дистанционным манипулятором, содержащее последовательно соединенные элек-тропривод, упругий элемент и датчик момента, датчик угла задающего органа, последовательно соединенные первый сумматор, усилитель, электрогидроусилитель, гидропринод и датчик давления, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, а также последовательно соединенные датчик угла исполнительного органа и второй сумматор, выход которого через последовательно соединенные электро- привод и датчик угла задающего органа подключен к второму входу второго сумматора, второй выход гидропривода соединен с входом датчика угла исполнительного органа, а выход датчика момента подключен к второму входу первого сумматора 1.1Это устройство позволяет выполнять рабочие операции с объектами, на движение которых наложены внешние механические связи, без заклинивания исполнительного органа и поломки объекта, 30 Однако выполнение операций со свободными объектами, целью которых является транспортировка и удержание этих объектов н желаемьм точках обслуживаемой исполнительным органом зон, за труднено постоянно присутствующими значительными физическими нагрузками на оператора, связанными с наличием протинодейстнующих оператору моментов, развиваемых задающим органом и обус ловленных массой этих объектов.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем снижения физических нагрузок на оператора. 45 1 оставленная цель достигается тем, что в устройство; содержащее последовательно соединенные электропривод, упругий элемент и датчик момента, датчик угла задающего органа, последовательно соединенные первый сумматор, усилителЬ, электрогидроусилитель, гидропривод и датчик давления, выход которого подключен к первому нходу первого сумматора, а также последовательно соединенные датчик угла исполнительного органа и второй сумматор, выход которого через последовательно соединенные электропринод и датчик угла задающего органа подключен к второму входу второго сумматора, второй выход гидропринода соединен с входом датчика угла исполнительного органа, а выход датчика момента подключен к второму входу перного сумматора, введены последонательно соединенные первый нелинейный блок, дифференциатор, нторой нелинейный блок, блок выборки и хранения и блок умножения, через который выход датчика давления подключен к первому входу первого сумматора, а вход первого нелинейного блока соединен с выходом датчика давления.На чертеже предстанлена функциональная схема устройства.Устройство содержит упругий эле- мент 1, датчик 2 моменТа, первый сумматор 3, усилитель 4, электрогидроусилитель 5, гидропринод 6, датчик 7 угла исполнительного органа, второй сумматор 8, электропривод 9, оператор 10, первый нелинейный, блок 11, дифференциатор 12, второй нелинейный блок 13, блок 14 выборки и хранения, блок 15 умножения, датчик 16 давления, датчик 17 угла задающего органа, нагрузку 18.Устройство работает следующим образом.Работа устройства основана на различии величин скорости изменения.моментов при выполнении манипулятором операций с объектами, имеющими внеш- ние механические связи, и с объектами без этих связей. Так при работе со свободными объектами максимальная величина- ) (скорости изменениядМгпд, вбХмомента, деиствующего на гидропривод 6) не превышает значения где О, - максимальное значение угловой скорости выходного вала гидропринода 6;1 - длина х-го звена;ткМХР - грузоподъемность манипулятора.обВыполнение операций с объектами, имеющими внешнюю механическую связь сопровождается резкими изменениями момента Мп . Значения скорости изменения момента М гп и его сигнала- аналога с датчика 16 давления пропорциональны жесткости механической связи и жесткости механической харак1095теристики гидропривода 6 и на один два порядка превышают значение, определяемое выражением (1).Исключением является величина скорости изменения момента М, обуслов ленная преодолением гидроприводом 6 момента сухого трения.Вводимые в устройство блоки 11-15 регулируют коэффициент передачи сигнала с датчика 16 давления на второй 1 О вход первого сумматора 3.Регулирующим сигналом является положительный сигнал, подаваемый на первый вход блока 15 умножения, который равен нулю при выполнении манипу лятором операций со свободным объектом и отличен от нуля при работе с объектом, имеющим внешнюю механическую связь.Сигнал, пропорциональный скорости 20сфГПизменения момента:. Гп, вырабатывадСется дифференциатором 12. Нелинейные блоки 11 и 13 реализуют функции динамического нелинейного звена типа "зона нечувствительности. Ширина зоны для блока 11 пропорциональна значению момента сухого трения, т.е.5-157 от максимального момента гидро" привода 6, а для блока 13 - значению,З 0 пропорциональному величине, определенной по формуле (1) или подобранной экспериментально.Таким образом, в правильно отрегулированном устройстве сигнал второго 15 нелинейного блока 13 может быть отличен от нуля только при выполнении операций с объектами, имеющими внешние связи.Блок 14 работает в двух режимах: 40 выборки и хранения. При возрастании входного сигнала он отслеживается выходным, а при его уменьшении блок 14 переходит в режим хранения и запоминает предыдущее максимальное значение входного сигнала на время 0,5-2 с, Нелинейный закон детектирования поз- . воляет получить почти постоянный сигнал управления коэффициентом передачи блока 15 умножения по его перво му входу даже при однократных резких изменениях сигнала со второго нелинейного блока 13.В процессе работы с объектами,имеющими внешнюю связь, при силовом воз129 4действии оператора 10 на упругий эле" мент 1, угол закрутки которого замеряется датчиком 2 момента, вырабатывается сигнал, пропорциональный сило-. вому воздействию оператора 10. Этот сигнал поступает на первый вход первого сумматора 3. На второй вход первого сумматора 3 поступает сигнал с датчика 16 давления через блок 5 умножения, так как при первом же резком изменении сигнала с датчика 16 давления, превышающем зону нечувствительности второго нелинейного блока 13, на первом входе блока 15 умножения появится положительный сигнал. Разностный сигнал с первого сумматора 3 подается через усилитель 4 и электрогидроусилитель 5 на гидропривод 6. Выходной вал гидропривода 6 при этом перемещается со скоростью, про" порциональной разности силового воздействия оператора 10 и нагрузки (объекта) 18. В этом режиме работы оператор 10 ощущает силовое воздействие нагрузки (объекта) 18, что совершенно необходимо при выполнении операций с объектами, имеющими внешние связи. Электропривод 9 осуществляет снижение своего выходного вала за положением выходного вала гидро- привода 6 по сигналу со второго сумматора 8. Информация о положениях выходных валов гидропривода 6 и электропривода 9 снимается соответственно с датчиков 7 и 17.исполнительного и задающего органов.При выполнении операций со свобод ным объектом изменения сигнала датчика 16 давления, выделенные дифференциатором 12, не превышают эоны нечувствительности второго нелинейного блока 13. Сигнал на первом входе блока 15 умножения и его выходе равен нулю независимо от его величины на втором входе, т.е. независимо от величины сигнала датчика 16 давления аналога момента, действующего на гидропривод 6 от нагрузки (объекта) 18.В этом режиме работы оператор не будет чувствовать массу объекта и выполнение операции со свободным объектом потребует от него минимальных физических нагрузок.ВНИИПИ Заказ 3595/28 Тираж 842 По пнсноеФилиал ППП Патент , г. Уагород, уп.Проектная,4н ЯЫ