Устройство для управления манипулятром

Союз Советских Социалистицеских РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ(22) Заявлено 02.10 51) М. Кл.е В 251 1 оединением заявк осударстеенный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийн открытий) Дата опубликования описания 1 2) Авторы изобретения В,ПисьменнКаэмиренко, В ле и Г,онин Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высш техническое училище им, Н, Э Баумана 71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО Известны устройства для управления манипулятором, содержащие задающий орган,кинематически подобный исполнительному механизму манипулятора. Сигналы снимаемыес потенциометрических датчиков эадающегоргана, преобразуются системой следящихприводов в перемещение исполнительного механизма манипулятора.Наиболее близкой по техническомунию к данномуизобретению является усство для управления манипулятором, сожашее последовательно соединенные задший орган, вычислительное устройство, блохинтеграторов, блок следящих приводов и исполнительный механизм 21,2Однако при работе в ограниченной зоневозможны удары звеньев исполнительногомеханизма об ограничительные упоры, чтоснижает надежность манипулятора и создаетакустические шумы, Существенным недостато 10 Кроме того, в указанной системе управления применяется задающий орган, не являющийся кинематически подобным исполнитель.ханнзму, Поэтому.при большом костепеней подвижности исполнительаниэма возникает проблема управ пения избыточными степенями подвижности,не управляемыми от одного задаюшегооргана. Требуются дополнительные устройства для управления этими степенями подвижности, Все это затрудняет работу оператора, требует повышенного внимания, снижает точность и скорость, манипулирования. решетрой- т 5 дер- аюному ме личестве ного мех Изобретение относится к дистанционным манипуляторам, управляемым оператором путем формирования задающих сигналов и мокет быть использовано в машиностроении. ЮУПРАВЛЕНИЯ МАН 1 фЩЙ,ГОРОМь:б ком является и проявление "дрейфа" усилитеюлей. В результате чего при отсутствии управляющих воздействий со стороны операторазвенья манипулятора могут перемешатьсяс некоторой скоростью. Оператор долженнепрерывно удерживать" манипулятор вположении удобном для проведения работы.При атом от него требуется повышенное внимание, что существенно увеличивает егоутомляемость, снижает точность выполнениярабочих операций.Целью изобретения является повышениеточности и скорости выполнения рабочих операций,;Для этого система управления манипулятором содержит элемент ИЛИ и нелинейныйблок, параллельные входы которого соединены, с соответствующими выходами блока интеграторов, а выходы подключены к соотвегствуюшим входам блока интеграторов и элемента ИЛИ, выход которого соединен с однимоиэ входов вычислительного блока,На чертеже приведена блок-схема устройства для управления манипулятором.Устройство для управления манипуляторомсодержят пульт оператора 1, задающий орган 2, вычислительный блох 3, блок интеграторов 4, блох следящих приводов 5, исполнительный механизм 6, нелинейный блок 7,элемент ИЛИ 8,Устройство для управления манипуляторомзработает следующим образом..Оператор при помощи задающего органа2, кинематически не подобного исполнительному механизму манипулятора, задает перемещение. С задающего органа снимаются 25сигналы, пропорциональные этим перемещениям и подаются на вычислительный блок 3,Вычислительный блок 3. преобразует сигналы с задающего органа в соответствующие сигналы, пропорциональные скорости перемещения звеньев исполнитеЛьного меха- низма, либо в сигналы, пропорциональныеперемещению звеньев исполнительного механизма. При управлении скоростью перемещения звеньев исполнительного механизма 6 вычислительный блок 3 реализует алгоритм:Й) 40гдеО- вектор скорости перемешениязвеньевисполнительного механизма,г- Якобиан преобразований,9 - угловые перемещения звеньев исполнительного механизма;,1 - .индекс звена исполнительного механизма,.где 0 -М 22 тор угловых перемещений исполнительного механизма В пределах малых углов перемещений можно принять, что Якобиан 1 9 не зависит от 8, тогда вычислительный блок 3 реализует алгоритм;(8) Й Л) По сигналу элемента ИЛИ 8 в вычислительном блоке 3 производится переключениес одного алгоритма на другой. Переключение с алгоритма (2) илн (3) йа алго:ритм (1) осуществляется со значениемсигналов 6, соответствующих моменту переключения.Блок интеграторов 4 интегрируют ситъналы, поступающие с вычислительного блока 3 и с нелинейного блока 7. Сигналы1с нелинейного блока 7 поступают на входыблока интеграторов 4 как отрицательная обратная связь.Система следящих приводов 5 преобразуч Фет выходные сигналы блока интеграторов 4в соответствующие перемещения звеньев исполнительного механизма 6.Нелинейныйблок 7 осуществляет нелинейное,преобразование сигнала пропорционально угловому перемещению звеньев исполнительного механизма 6.9 таким образом,что в пределах некоторой эоны измененияЗвыходной сигнал с нелинейногопреобразователялибо не зависит от 9 , либо эта эависимость проявляется слабо.8 а пределамиэтой зоны зависимость между 2 и Я сушесъвенна и, с увеличением 8, эта зависимостьможет проявиться более сильно,Взаимосвязь междуи Я может, быть вьиражена, например, кубической параболойч,=к,(в,-о),где У 1 - выходной сигнал нелинейного преобраэователя,К - коэффициент;. - исходное положение 1 -го звена .исполнительного механизма, обеспечивающее удобное его расположение в рабочей зоне при отсутствии задающего сигнала оператораДругим примером реализации зависимостимеждуна и 9 может быть известный способпостроения кусочнс-линейных функциональныхпреобразований сигналов. Выходные сигналынелинейного блока 7 поступают в вийе отрицательных обратных связей на соответствуюшие входы блока интеграторов 4, а таь.же на элемент ИЛИ 8,;Элемент ИЛИ подает сигнал на вход вы.числительного блока 3 для переключения содного алгоритма на другой по сигналу одного из входов, в котором сигнал превыситпороговое значение, соответствующее границе рабочей эоны манипулятора,553101 полнительный механизм, о т л и ч в ю ш ее с я тем, что, с целью повышения точности и скорости выполнения рабочих операций, оно содержит элемент ИЛИ и нелинейный 5 блок, параллельные входы которого соединены с соответствуюшими выходами блока интеграторов, а выходы подключены к соответствующим входам блока интеграторов н элемента ИЛИ, выход которого соединен с од 10 ним иэ входов вычислительного блока. 15формула изобретения Устройство для управления манипулятором, содержащее последовательно соединенные задающий орган, вычислительный блок, блок 20 интеграторов, блок следящих приводов и исСоставитель А. ЛашевКожемякин Техред 0, Луговая Корректор Н. Золотовская Ред акт по делам изобретений и откры ква, Ж 35, Раушская наб., д. 4Заказ 203/40 Тираж . 1114 Подписное БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР 113035, Мос пиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектн Нелинейное преобразование сигнала, пропорционального угловому перемещению звеньев исполнительного механизма, приводит к тому, что исполнительный механизм всег- да стремится занять определенное положение в пространстве, обеспечивающее удобное" его расположение в рабочей зоне. Это исключает дополнительные устройства для управления избыточными степенями подвин- 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 1971, стр, 10-78.2. Уитни. Математические основы коор динатного управления протезами и манипуляторами, Динамические системы и управление, Труды американского обшества инженеров-механиков,3.972, Мо 4, стр, 19-25.