Устройство для управления сборочным роботом

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРОЧНЬ 1 М РОБОТОМ етельство СССР 3 13/00, 1983. ельство СССР В 11/00, 1984. УПРАВЛЕНИЯ СБО с Сл ж ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании сборочных роботовЦелью изобретения является повышение быстродействия за счет выбораоптимальной траектории движения приуправлении усилием. Для этого в устройство, содержащее задатчики усилияи скорости, блок коррекции, коммутататоры, датчики усилия и скорости;сумматоры, привод с исполнительныммеханизмом, введены пороговый элемент, дополнительные усилитель и сумматор. 3 ил.131Изобретение относится к областиробототехники и может быть использовано при создании сборочных роботов,Целью Изобретения является повышение быстродействия за счет выбора оптимальной траектории движения приуправлении усилием,На Фиг.1 изображена Функциональная схема устройства," на Фиг, 2диаграммы Фазовых траекторий движения устройства; на Фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит задатчик 1скорости, первый сумматор 2, усилитель 3, блок 4 коррекции, первый коммутатор 5, привод 6, исполнительныймеханизм 7, датчик 8 скорости, датчик 9 усилия, задатчик 10 усилия,второй коммутатор 11, второй сумматор 12, второй усилитель 13, пороговый элемент 14, третий усилитель 15,третий сумматор 16, элемент 17 с односторонней проводимостью, четвертыйсумматор 18, четвертый усилитель 19,задающий орган 20.На Фиг, 2 обозначены Ы. - координата перемещений привода; 1- координата ограничения движения;координата включения порогового элемента; Ыз- координата перемещенияпривода для достижения заданного значения усилия; Й 1/с 1 - координата скорости; 7 - заданное значение скорости.На Фиг. 3 указаны Ри Р - заданные зн аче ния усилия .Устройство работает следующим образом,С задатчика 1 скорости поступаетсигнал на обработку приводом 6 заданной скорости для исполнительного механизма 7, который представляет собой исполнительный орган робота, содержащий механизм преобразования движения, схват и т.д, Этот сигнал, вычитая сигнал с датчика 8 скорости, поступает через усилитель 3,блок 4 коррекции и коммутатор 5 напривод 6, Это движение привода выделено (Фиг.2) на участке, ограниченном осью 4 МЙ и линией АВ, определяемойи на участке 0 -(Фиг.З) при движении исполнительногооргана с заданной скоростью Ч . Таккак в основном используют деФормациюупругих элементов в применяемых датчиках 9 усилия с целью определенияразвиваемого усилия, то параметрЦ- Ы, определяет эту деФормацию,пря 5297 2мо пропорциональную задаваемому усилию, В сборочных операциях координата 1, представляет собой координату контакта сопрягаемых деталей, Научастке правее линии АВ (Фиг,2) покавано движение привода в упругой зонедатчика 9 усилия. На участке междупараллельными оси дК/й линией АВ илинией СД, определяемой координатойсфиг,2), произошло естественноеизменение режима регулирования скорости, Параметр (Фиг,2) 2 - Ы, определяет величину "порога" срабатывания порогового элемента 14, который конструктивно представляет собой релейный элемент, у которого скачкообразно изменяемый выходной сигнал определяет сигнал управления коммутатора 5, а зона нечувствительности входного сигнала определяет "порог" срабатывания этого элемента, Величиназоны нечувствительности складывается из естественно присутствующих времени срабатывания и отпускания и из специального вводимого значения для надежного контакта собираемых деталей и исключения ненужных силовых воздействий (вес собираемой, детали, ее подвижное закрепление и т.д.), После срабатывания коммутатора 5 устройство начинает работать в режиме управления усилием. На Фиг. 2 этот режим показан правее линии СД, на Фиг. 3 - научастке С -, С задатчика 10 усилия поступает сигнал на отработку приводом 6 заданного усилия (это значение на Фиг3 показано значением Р)Этот сигнал, проходя через усилитель 19 и вычитая сигнал с датчи 40 ка 9 усилия, поступает через усилитель 13 и коммутатор 5 на привод 6.КоэФАициент усиления усилителя19 выбирается равным 1/(1+в), где ш - величина перерегулирования уст-ройства в режиме управления усилием.Поэтому на временном участке(Фиг.З) заданное значение усилия соответствует значению Р. По величине Р = Р - шР, В моменттеку О шее значение усилия равно Р т,е,соответствует значению сигнала с задатчика 10 усилия, В этот момент коммутатор 11 с помощью схемы элементов 15-18 соединит задатчик 10 усилия с входом сумматора 12, в результате чего на участке Г. -усилие соответствует заданному Г, а скорость равна О, Поскольку устройствов режиме управления усилием является3 13152 статической системой, то его ошибка управления прямо пропорциональна задаваемому усилию в установившемся режиме, Поэтому, если выбрать коэффициент усиления усилителя 15 в соот 5 ветствии с выбранными параметрами устройства, то разность сигналов с усилителя 15 и ошибки управления заданного усилия, снимаемой с сумматора 18, через элемент 17 с односторон ней проводимостью будет включать через коммутатор 11 заданное значение усилия или уменьшенное на величину перерегулирования устройства, Коммутатор 11 срабатывает в момент Т на 15 положительный сигнал элемента 17 с односторонней проводимостью. На фиг.2 и 3 описанный процесс управления выделен, Минимальное число переключений характеризует преимущественную сторону предлагаемого устройства, из всего многообразия фазовых траекторий образующая точка без переключения устройства движется в точку с .координатой сз (фиг.2) . 25 1На фиг.3 кривые 1 усилия и скорости показывают процесс движения, если бы в момент г не произошло переключения коммутатора 11. Траектория движения 3 - если бы коммутатор 11 был всегда переключен (управление сигналом задатчика усилия). Таким образом, чем хуже по колебательности устройство в режиме управления усилием, тем выше его быстродействие. Для сравнения на фиг. 3 показана траектория 2 движения устройства с подбором параметров для обеспечения апериодического переходного процесса. 40 Увеличив добротность управления усилием в 2 раза, быстродействие управления усилием в предлагаемом устройстве возрасгает в 3 раза. Добротность 97 4управления усилием можнб увеличить увеличением коэффициентов усиления усилителя 13 и передачи датчика 9 усилия,Формула изобретенияУстройство для управления сборочным роботом, содержащее последовательно соединенные задатчик скорости, первый сумматор, блок коррекциипервый коммутатор и привод, связанный через исполнительный механизм с датчиком усилия и датчиком скорости,выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные задатчик усилия, второй коммутатор, второй сумматор и второй усилитель, подключенный выходом к второму входу первого коммутатора, а также последовательно соединенные третий усилитель, третий сумматор и элемент с односторонней проводимостью, выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, выход задатчика усилия соединен с входом третьего усилителя, а выход датчика усилия подключен к второму входу второго сумматора, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно дополнительно содержит четвертый усилитель, четвертый сумматор и пороговый элемент, через ко торый выход датчика усилия соединен с третьим входом первого коммутатора, выход задатчика усилия подключен к входу четвертого усилителя и первому входу четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика усилия, а выход - с вторым входом третьего сумматора, а выход четвертого. усилителя подключен к третьему входу второго коммутатора,Редактор Л.Гратилло орректор Н Король з 2258/17 Тираж 953осударственного комитета СССРлам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб.,Подписи В 11303 роизводственно рафическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,