Устройство для управления очувствленнымманипулятором

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУщ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик 1 1824130йо делан иэвбретеиий и еткрытий(72) Авторы изобретения ршов 1 нин, А. П. С(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОЧУВСТВЛЕННЫМ МАНИПУЛЯТОРОМ Изобретение относится к манипуляторостроению и автоматике и может быть исполь- зовано при создании высокоточных манипуляторов с широким диапазоном воспроизведения нагрузок,Известен очувствленный манипулятор, содержащий пульт управления, последовательно соединенные датчик положения, привод исполнительного органа, первый датчик нагрузки, сумматор, привод задающего органа, второй датчик нагрузки, выход которого подключен к вычитающему входу сумматора 11.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления очувствленным манипулятором, содержащее пульт управления, первый сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков положения, а выход - со входом привода исполнительного органа, выход которого подключен ко входам первого датчика нагрузки и второго датчика положения, и второй сумматор, выход которого соединен со входом привода задающего органа, а первый вход - с выходом второго датчика нагрузки, вход которого подключен к выходу привода задающего органа 12.Недостаток известных устройств состоит в относительно узком диапазоне очувствления, ограниченном по минимальному пределу двумя основными факторами - физиологическими возможностями человека-оператора и трудностью обеспечения устойчивой работы замкнутой через оператора системы управления при больших коэффициентах усиления разомкнутого контура. Если манипулятор предназначен для работы с большими нагрузками, нижний предел ощущаемых нагрузок определяется из нижнего предела в диапазоне оптимального ощущения оператора с учетом масштаба отражения нагрузки, полученного из заданной максимальной нагрузки на исполнительном органе, т. е. в конечном итоге определения диапазоном оптимального ощущения оператора, который, как показывает практика, находится в пределах 3 - 5. Так, например, при заданной максимальной нагрузке манипулятора 100 кг нижний предел очувствления, при котором оператор еще надежно различает близкие по величине нагрузки, составляет 20 - 30 кг. При работе с меньшими824130 нагрузками вероятность ошибочной оценкиих величины увеличивается.При необходимости работать с уменьшенными нагрузками изменяют конструктивные параметры системы управления иуменьшают грузоподъемность манипулятора.Кроме того, при работе с малыми нагрузками трудно обеспечить устойчивость работыманипулятора, так как уменьшение масштаба отражения нагрузки приводит к необходимости увеличения коэффициента усиления по каналу отражения для того, чтобы 10обеспечить соответствие максимальных нагрузок исполнительного и задающего органов,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.11Эта цель достигается тем, что оно содержит блок переключения коэффициентов,первый вход которого соединен с выходомпульта управления, второй вход - с выходом первого датчика нагрузки, а выходы -соответственно со вторым входом второго 20сумматора и третьим входом первого сумматора.На чертеже изображена функциональнаясхема устройства для управления очувствленным манипулятором.Она содержит первый датчик 1 положения, второй датчик 2 нагрузки, привод 3задающего органа, задающий орган 4, привод 5 исполнительного органа, первый датчик 6 нагрузки, второй датчик 7 положения,исполнительный орган 8, второй сумматор 9, 10пульт 10 управления, блок 11 переключениякоэффициентов, первый сумматор 12, оператора 13 и объект 14 манипулирования.Устройство работает следующим образом.Оператор 13, воздействуя на задающийорган 4, перемещает его в желаемом направлении. Первый датчик 1 положениявырабатывает сигнал, управляющий положением исполнительного органа 8 с помощью обратной связи, введенной черезсумматор 12 от второго датчика 7 положения,Привод 5 исполнительного органа перемещает исполнительный орган 8 и, если объект 14 манипулирования воздействует нанего, первый датчик 6 нагрузки вырабатывает сигнал, который через блок 11 переключения коэффициентов и сумматор 9 включает привод 3 задающего органа. Задающийорган 4 воздействует на руку оператора.Нагрузка, ощущаемая оператором 13, воспринимается вторым датчиком 2 нагрузки,являющимся датчиком обратной связи вканале отражения.10Если оператор ощущает небольшую нагрузку или ее уменьшение, он подает сигналс пульса 10 управления, который управляетблоком 11 переключения коэффициентов.В последнем устанавливается увеличенныйкоэффициент передачи по каналу нагрузки11и привод 3 задающего органа отрабатываетувеличенную нагрузку на руке оператора 13,4Таким образом, оператор переводит манипулятор в новый режим с масштабом отражения, обеспечивающим его работу в оптимальном диапазоне ощущений при уменьшенной нагрузке, т. е, диапазон очувствления расширяется.Однако возникающее при этом увеличение коэффициента усиления приводит к снижению запаса устойчивости системы и вызывает автоколебани я манипулятора. Во избежание этого через блок 11 переключения коэффициентов и сумматор 12 в канал положения вводится связь по нагрузке таким образом, что при увеличении коэффициента передачи в канале нагрузки ошибка исполнительного органа по положению на выходе сумматора 12 увеличивается, что эквивалентно смягчению механической характеристики привода 5 исполнительного органа или снижению общего коэффициента усиления разомкнутой системы, вследствие чего запас устойчивости системы вновь восстанавливается, а расширение диапазона очувствления происходит без ухудшения динамических свойств манипулятора.Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность применения очувствленного манипулятора и точность манипулирования. Увеличение функциональных возможностей устройства расширяет класс объектов манипулирования. Формула изобретенияУстройство для управления очувствленным манипулятором, содержащее пульт управления, первый сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго датчиков положения, выход - со входом привода исполнительного органа, выход которого подключен ко входам первого датчика нагрузки и второго датчика положения, и второй сумматор, выход которого соединен со входом привода задающего органа, а первый вход - с выходом второго датчик. нагрузки, вход которого подключен к выходу привода задающего органа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит блок переключениякоэффициентов, первый вход которого соединен с выходом пульта управления, второй вход - с выхо. дом первого датчика нагрузки, а выходы - соответственно со вторым входом второго сумматора и третьим входом первого сумматора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Викторов В. В, и др. Теории и устройство манипуляторов. М13 аука, 1973,с. 123, рис. 2.2. Кулешов В, С., Лакота Н. А. Дина.мика систем управления манипуляторами.М., Энергия, 1971, с, 244, рис. 5 - 14Редактор Н. РогуЗаказ 2107/67ВНИ11303Филиал Составитель Е. Пол лич Техред А. БойкасТираж 940ИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открМосква, Ж - 35, Раушская н ППП Патент, г. Ужгород, ул. т орректор М.одписное СССР тий б., д. 4 Проектн