Устройство для управления манипулятором

О П И С А Н И Е 1) 552 Щ 4 Союз Советских Социалистических Реслублик(21) 1977188/24 с присоединением заявки-сударственный комитеоеета Министров СССоо делам изооретенийи открытий(72) Авторы изобретения В. А Кузьмин, В. В. Шабаршов и А. Н. Ядык льев,(71) Заявитель РОИСТВО ДЛЯ УП ПУЛЯТО ЕНИЯ 4) Устроиство относится к системам управления с использованием модели нагрузки для отражения усилий на управляющем органе.Известен дистанционный манипулятор, содержащий задающий орган, связанный системой управления по положению с исполнительным органом и его физической моделью, датчики нагрузки которых подключены через систему,воспроизведения,нагрузки к задающему органу, Сигналы датчиков нагрузкеи физической модели исполнительного органа не компенсируют составляющую от трения в сигналах датчиков нагрузки исполнительного органа, что ограничивает точность воспроизведений нагрузки.Известная система управления содержит последовательно соединенные датчик угла, следящий привод по углу, датчик нагрузки, следящий привод по нагрузке, выход которого совместно с входом датчика угла соединен с рукояткой оператора. Она не позволяет осуществить, точное воспроизведение нагрузки вследствие влияния сухого трения в приводе исполнительного органа.Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем для повышения точности воспроизведения нагрузки установлены блоки определения знака скорости, подсоединенные к датчику угла и выходу следящего привода по углу, и подключенный к выходам этих блоков и выходу датчика нагрузки блок компенсации трения, выход которого соединен с входом следящего привода по нагрузке. Для повышения помехозащищенности устройства блок 5 определения знака скорости содержит блоквычитания и подключенный к его входу блок задержки, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания.Блок-схема устройства представлена на О чертеже,Она содержит датчик 1 угла, следящийпривод 2 по углу, состоящий из измерителя 3 рассогласования угла, электрогидропривода 4 и датчика 5 обратной связи по углу, датчик 6 нагрузки, следящий привод 7 по нагрузке, состоящий из измерителя 8 рассогласования нагрузки, привода 9 отражения и датчика 10 обратной связи по нагрузке, блоки 11 и 12 вычитания, блоки 13 и 14 задержки, входящие в блоки 15 и 16 определения знака скорости, рукоятку 17 оператора, блок 18 компенсации трения, выполненный из реле 19 и 20, диодов 21 и 22, реле 23 и 24, размыкающих контактов 25 и 26 реле 19 и 20, диодов 27 и 28, диодного моста 29, инвертора 30, замыкйощих контактов 31 и 32 реле 19 и 20, сумматора 33, источник 34 питания, В состав блока 18 компенсации трения входят размыкающие контакты 35, 36, 37, 38 реле 19, 20, 23 и 24 соотзо ветственно, в состав задающего органа 39 -552184 3привод 9 отражения, датчик 10 обратной связи по нагрузке и датчик 1 угла, а в состав исполнительного органа 40 - электрогидропривод 4, датчик 5 обратной связи по углу и датчик 6 нагрузки.Устройство работает следующим образом, Оператор через рукоятку 17 воздействует на задающий орган 39 и изменяет его положение относительно опоры. Датчик 1 угла при этом выдает управляющий сигнал, пропорциональный углу задающего органа, на измеритель Зрассогласования угла следящего привода 2 по углу. В полостях силовых цилиндров электрогидропривода 4 возникает перепад давлений, перемещающий звено исполнительного органа 40 в нужном направлении до тех пор, пока сигнал с датчика 5 обратной связи по углу в измерителе 3 рассогласования нс сравняется с сигналом датчика 1 угла. Перепад давлений измеряется датчиком 6 нагрузки и пропорционален приложенной к исполнительному органу нагрузке (как полезной, так и от трения). Сигнал с датчика 6 нагрузки поступает на измеритель 8 рассогласог,ания нагрузки следящего привода 7 по нагрузке, Привод 9 отражения отрабатывает ходнои сигнал до тех пор, пока сигнал с датчика 10 обратной связи по нагрузке не сравняется в измерителе 8 рассогласования с 11 ходным сигналом, При этом оператор на рукоятке 17 испытывает отраженную нагрузку, пропорциональную нагрузке электрогидропривода 4, Сигналы с датчика 1 угла и датчика 5 обратной связи по углу задерживаются в блоках 13 и 14 и сравниваются в блоках 11 и 12 вычитания с текущим значением сигнала, таким образом, на выходах блоков 15 и 16 определения знака скорости непрерывно вырабатываются сигналы, знаки которых соответствуют определенным направлениям скорости изменения углов исполнительного и задающего органов. В зависимости от знака скорости исполнительного органа 40 срабатывают через диоды 21 или 22 реле 19 или 20 и подключают на входы Вх, или Вх сумматора 33 через контакты 31 или 32 напряжение снп 1 ала компенсации нужного знака, получаемое с выходов диодного моста 29, входы которого запитаны прямым и инвертированным напряжением датчика 6 нагрузки. Инвертор 30 и диодный мост 29 подготовливают на ходах сумматора 33 напряжение компенсации нужного знака независимо от знака отраженного сигнала с датчика нагрузки. Таким образом, с помощью соответствующего коэффициента усиления, установленного по входам Вх, и Вх в сумматоре 33, на вход измерителя 8 рассогласования поступает сигнал компенсации, соответствующий составляющей силы трения, пропорциональной нагрузкс, Одно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 4временно через контакты 35 и 36 тех же реле с источника 34 двухполярного напряжения на входы Вх, или Вх сумматора 33 подаются сигналы компенсации, соответствующие, постоянной составляющей трения движения.Трение в исполнительном органе, несмотря на его неподвижность, оказывает влияние на величину отраженного сигнала, уменьшая его модуль, т. е, фактически нагрузка оказывается больше, чем в сигнале отражения. Этот фактор учитывается тем, что при неподвижном исполнительном и движущемся задающем органах в зависимости от знака скорости последнего срабатывает реле 23 или 24 и через контакты 37 или 38 на входы Вх 4 или Вх; сумматора 33 с соответствующим коэф-, фициентом передачи поступает постоянное напряжение с источника 34 двухполярного напряжения и далее на измеритель 8 рассогласования нагрузки, Таким образом, обеспечивается подача сигнала компенсации, соответствующего постоянной составляющей трения покоя состава исполнительного органа. Все это обеспечивает подачу на вход привода 9 отражения чистого сигнала полезной нагрузки, его отражение на рукоятке оператора и позволяет увеличить точность манипулирования.Физико-механическое моделирование показало, что применение изобретения в одном из манипуляторов повышает точность воспроизведения нагрузки на 7 - 10%, что позволяет манипулировать более хрупкими предметами и повысить производительность манипулятора. Формула изобретения 1. Устройство для управления манипулятором, содержащее последовательно соединенные датчик угла, следящий привод по углу, датчик нагрузки, следящий привод по нагрузке, выход которого совместно с входом датчика угла соединен с рукояткой оператора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения нагрузки на рукоятке оператора, в нем установлены блоки определения знака скорости, подсоединенные к датчику угла и выходу следящего привода по углу, и йодключенный к выходам этих блоков и выходу датчика нагрузки блок компенсации трения, выход которого соединен с входом следящего привода по нагрузке.-2. Устройство по п, 1, отл и ч а ю шее ся тем, что, с целью повышения помехозашищенности устройства, блок определения знака скорости содержит блок вычитания и подключенный к его входу блок задержки, выход которого соединен с вторым входом блока вычитания,5,52184 Составитель А. Лащев Техред М. Семено Грузо тор Н. Ау акто одпис МОТ, Загорский фил Заказ 3780ЦНИ Изд М 352 И Государственног по делам и 113035,фМосква, Ж,Тираж 1127комитета Совета Министров ССобретений и открытий35, Раушская наб д. 4/5