Устройство для полунатурного моделирования робота

ОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 51)4 О 06 С 7/4 ГОС ПО САНИЕ ОБРЕТЕНИ ТОРСНОМУ ЕЛЬСТ К инстиене МО 00 М М АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССУ 822221, кл. С 06 С 7/66, 1984.Авторское свидетельство СССР9 1113817, кп. С Об О 7/48, 1985(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГДЕЛИРОВАНИЯ РОБОТА(57) Изобретение относится к системамавтоматизированного проектированиямашин и может быть применено для автоматизированного проектирования робтов модульного типа. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования поступательного и вращательного движенияробота. Цель достигается введениемв устройство управляемого электромагнитного тормоза, расположенного наопорном валу, дифференциального усилителя, индикатора, инвертора, блоковмоделирования вращательного и поступательного движений. 2 нл.Изобретение относится к системамавтоматизированного проектированиямашин и может быть применено для автоматизированного проектирования робо 5тов модульного типа.Цель изобретения в . расширение функциональных возможностей за счет моделирования поступательного и вращательного движения робота. 10На фиг. 1 изображена схема робота;на фиг. 2 - полунатурная модель роботаУстройство содержит блок 1 (фиг.2)моделирования вращающейся стойки Э 1 15(фнг. 1), состоящий иэ двигателя 2,соединенного через редуктор 3 с опорным валом 4 блока, и датчика 5 ускорения вращения вала, выход которогочерез последовательно соединенные интеграторы 6 и 7 подключен к входу двигателя 2, кроме того, устройство содержит управляемый электромагнитныйтормоз 8, надетый на вал 4 блока, кэлектромагнитам 9 которого поцключен 25выход датчика 10 момента через дифференциальный усилитель 11, к второмувходу которого подключен выход интегратора 7 через сумматор 12. На второй вход сумматора 12 подключен его 30же выход через последовательно соединенные интегросумматор 13 и интегратор 14, в свою очередь к второмувходу интегросумматора 13 подключенвыход источника 15 постоянного напряжения. Устройство содержит также индикатор 16, к первому входу которогоподключен выход интегратора 14 черезинвертор 17, а к второму входу - выход датчика 10 через последовательно 40соединенные блок 18 умножения и интеграторы 19 и 20, причем выход интегратора 19 соединен с вторым входомблока 18 умножения, а к второму входуинтегратора 19 подключен выход источника 21 постоянного напряжения. Сумматор 12, интегросумматор 13, интегратор 14, источник 15 постоянного напряжения образуют блок 22 моделированиявращательного движения звена Э 2. Блок18 умножения, интегросумматор 19, ин 50тегратор 20, источник 21 постоянногонапряжения образуют блок 23 моделирования поступательного движения звена Э 2,Устройство работает следующим образом.Колонна робота - вращательное звено Э 1 взнмодействует с поступательновращательным звеном Э 2, Колонна робота представляется реальной, а звеноЭ 2, включающее также схват и переме"щаемую деталь, - формализованной частью. Координата вращательного перемещения звена Э 2 относительно звена Э 1определяется решением уравнения вида+С( - ,)+1, =О, (1)где 1 - приведенный момент инерциизвена Э 2 относительно оси колонны Э 1 (фиг. 1),"М - момент нагрузки на звено Э 2;с, - угол поворота колонны:С - жесткость узла связи междузвеньями Э 1 и Э 2,Для решения уравнения 1) на входсумматора 12 подается сигнал, пропорциональный величине Чс выхода интегратора 14 через весовой коэффициенти сигнал с выхода интегратора 7, пропорциональный величине, также через весовой коэффициент С. На выходесумматора формируется сигнал С ( -Ч,)который поступает на первый вход инте"гросумматора 13 через весовой коэффициент 1/1, С помощью источника 15 постоянного напряжения на второй входинтегросумматора 13 подается сигнал,пропорциональный величине 1/1 М 1. Приэтом на его входе согласно уравнению( . Он поступает на вход интегратог"ра 14, а на его выходе образуется сигнал -Ц, чем осуществляется решениеуравнейия (1) .Сигнал, сформированный на выходесумматора 12, пропорционален моменту, действующему на реальную часть -колонну со стороны моделируемой части, т,е. звена Э 2. Он поступает навторой вход дифференциального усилителя 11, в котором сравнивается ссигналом, пропорциональным действительному моменту, действующему на колонну, и поступающим на первый входусилителя 11, этот сигнал измеряетсядатчиком 10 момента. Если сигнал напервом входе усилителя 11 меньше сигнала на втором входе, на выхоце усилителя 11 выдается сигнал, который припоступлении на электромагниты 9 тормоза 8 вызывает силу прижатия междуего элементами, что создает моментсопротивления вращению колонны. Онизмеряется с помощью датчика 10 момента, и величина сигнала на впервомвходе усилителя возрастает. Когда она14448 метров. достигает и даже превышает величинуна втором входе усилителя 11, сигнална выходе усилителя 11 уменьшается,Следовательно, уменьшается и момент,задаваемый тормозом 8. Таким образом,момент, задаваемый тормозом, являетсяпропорциональным сигналу на второмвходе усилителя 11, а также величинес (,-,),10Звено Э 2 также совершает поступательное движение, которое определяется решением уравнения видапах+к(и)х=к,и , (2)15где ш - масса звена Э 2, включая массу перемещаемой детали;К(И) - коэффициент трения как функцияот момента М, действующегомежду звеньями Э 1 и Э 2; 20М - момент двигателя обеспечи 4Увающего поступательное движение звену 32;К - коэффициент трансформации вращательного движения связи меж ду звеньями Э 1 и Э 2 в поступательное,Решение уравнения осуществляетсяследующим образом.На первый вход блока 18 умножения 30подается сигнал как функция моментаМ, который измеряется датчиком 10 изависит от конструктивных, кинематических и технологических параметров,а также точностных характеристик робоЗБта, На второй вход блока 18 умножениячерез весовой коэффициент 1/ш с выхода интегросумматора 19 подается сигнал - Х, и на выходе блока 18 умноже 1ния образуется сигнал К(М)1 Х ко-1 ш фторый поступает на второй вход интегросумматора 19, На его первом входес помощью источника 21 постоянногонапряжения через весовой коэффициент 451/ш формируется сигнал, пропорциональный (1/ш)М, и тем самым на входе формируется сигнал Х, а на выходе - сигнал -Х, который поступаетна вход интегратора 20. На его выходе получается сигнал Х, который поступает на первый вход индикатора 16,на второй вход которого поступает сигнал (р из интегратора 14. На его выходе образуется сигнал -, а на выходе инвертора 17 получаем сигнал цНа индикаторе 16 осуществляется визуальный контроль перемещения звена Э 2в плоскости координат С и Х. Так 33 4изменением коэффициентов на входахблоков 12,13, 18 и 21 изменяются динамические параметры моделируемой частиробота. Изменение параметров производят, наблюдаяповедение звена Э 2 наэкране индикатора 16, например, наблюдая точность позиционирования, времяперехода с одного значения в другоеи т.д. и определяя желаемое или оптимальное значение в заданной областивозможного изменения упомянутых параФормула и з о б р е т е н и яУстройство для полунатурного моделирования робота, содержащее блок мо" делирования вращающейся стойки, состоящий из первого и второго интеграторов, двигателя, вал которого кинематически связан с редуктором, выходной вал которого является опорным валом блока моделирования вращающейся стойки, датчика момента, датчика ускорения вращения вала, выход которого через последовательно соединенные первый и второй интеграторы подключен к входу двигателя блока моделирования вращающейся стойки, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования .поступательного и вращательного движения робота, оно содержит управляемый элект.ромагнитный тормоз, расположенный на опорном валу, дифференциальный усилитель, индикатор, инвертор, блок моделирования вращательного движения, содержащий пбследовательно соединенные источник постоянного напряжения, интегросумматор, интегратор и сумматор, другой вход сумматора соединен с выходом второго интегратора блока вращающейся стойки, а выход - с другим входом интегросумматора и первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу датчика момента блока вращающейся стойки, выход дифференциального усили- теля подключен к электромагнитам управляемого электромагнитного тормоза, выход интегратора блока моделирования вращательного движения соединен через инвертор с первым входом индикатора, блок моделирования поступательного движения, включающий последовательно соединенные блок умножения, интегросумматор, интегратор, а также подклю- ченный к второму входу интегросумма5 1444833 6 тора источник постоянного напряжения, сумматора блока моделирования посту- первый вход блока умножения соединен , пательного движения, выход интегратос выходом датчика момента блока вра- Ра блока моделирования поступательщающейся стойки, второй вход блока ного движения подключен к второму5умножения соединен с выходом интегро- входу индикатора. Фиа 8 Геча Составителарфенова Техред М,дид Редакто РРехтор, В.Романенк Пр Заказ 6509/ 1 Тираж 704 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Раушс исноСР митетаткрытийя наб. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектная