Способ управления движением двухзвенного манипулятора и устройство для его осуществления

(9 9/1 5)5 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(56) Динамика управлениГлавная редакция физиколитературы, 1984, с. 307,ческий институт н и В.К.Одинцов роботами, М., атематической относится к робототехниспользовано, в частности, о управления движением нтропоморфного типа, созвеньев. И зоб ретени ке и может быть для программно манипуляторов стоящих иэ двух К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ДВУХЗВЕННОГО МАНИПУЛЯТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для программного управления движением манипуляторов антропоморфного типа. Цель изобретения - повышение точности движения манипулятора за счет снижеЦелью изобретения является повышение точности движения за счет снижения ошибки линейной скорости перемещения схвата манипулятора, что достигается учетом изменения конфигурации манипулятора.На фиг.1 представлена блок-схема устройства управления; на фиг,2 - кинематическая схема манипулятора.При отработке заданных параметров движения контурами управления звеньями ния ошибки линейной скорости перемещения схвата путем учета изменения конфигурации манипулятора, При обработке заданных параметров движения контурами управления звеньев манипулятора скорости вращения звеньев задают, исходя из условия са/в 1 = - соз Ж/(1 +у) яе), где в 1 и й 2- значения скорости вращения первого и второго звеньев соответственно; %в угол поворота второго звена относительно первого; у - коэффициент относительной погрешности скоростей вращения звеньев;ее - коэффициент относительной длины звеньев. Для этого в устройство управления манипулятором, содержащее контуры управления первым и вторым звеньями, дополнительно вводят блок 12 преобразо- ф вания сигналов, который соответствующим образом связывает указанные контуры управления. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. манипулятора скорости вращения звеньев задают, исходя из условияв 2 соз %04 (1 +у) еегде и 1 и (а - значения скоростей вращения первого и второго звеньев;% - угол поворота второго звена относительно первого;у - коэффициент относительной погрешности скоростей вращения звеньев(исполнительных приводов);ее - коэффициент относительной длины звеньев. Приэтом у - , где ЬйИ иЬаа -ЬааЬа 1погрешности скоростей вращения приводовпервого и второго звеньев;2ее - , где 1 и 2 - длины первого и второго11звеньев,Устройство, реализующее данный способ управления, содержит регулятор 1 и 2 положения первого и второго звеньев, первый, второй и третий сумматоры 3,4 и 5, первый и второй функциональные преобразователи 6 и 7, первый и второй умножители 8 и 9, регуляторы 10 и 11 скорости первого и второго звеньев, причем входы регуляторов 1 и 2 положения подключены к входным шинам сигналов задания положения соответственно первого и второго звеньев, Кроме того, входная шина сигнала задания положения второго звена подключена к входу первого функционального преобразователя 6, выходы регуляторов 1 и 2 положения подключены соответственно к первому входу сумматора 3 и первому входу сумматора 4, выход функционального преобразователя 6 подключен к первому входу умножителя 8 и вход функционального преобразователя 7. Второй вход умножителя 8 подключен к выходу регулятора 1 положения,а выход умножителя 8 подключен к входу тоетьего сумматора 5, второй (вычитающий) вход которого подключен к выходу регулятора 2 положения второго звена, Выходсумматора 5 подключен к первому входу умножителя 9, второй вход которого подключен к выходу функционального преобразователя 7, Выход умножителя 9 подключен к вычитающему входу первого сумматора 3 и второму входу второго сумматора 4. Выход сумматора 3 подключен к входу регуляторов 10 скорости первого звена, а выход второго сумматора 4 подключен к входу регулятора 11 скорости второго звена, Выходы регулятора 10 и 11 скорости подключены к выходным шинам управления исполнительными приводами первого и второго звеньев, соответственно (не показаны). Сумматор 5, умножители 8 и 9, преобразователи 6 и 7 составляют блок 12 преобразования сигналов.устройство работает следующим образом.Сигналы заданного положения первого и второго звеньев 01 и 62 отрабатываются соответствующими регуляторами 1 и 2 положения, которые задают скорости движения первого звена в 1 и второго звена а 2 в виде сигналов, поступающих соответственно на первый вход первого сумматора 3 и первый вход второго сумматора 4. Одновременно сигнал заданного положения второго звена (угол 6 ) поступает на вход первого функционального преобразователя 6, в ко в 1 =в 1 - (в 1 с - в 2)3 В 1 Ж 4 е1+си определяющему скорость (частоту вращения) первого звена, На выходе второго сумматора 4 будет сформирован сигнал, значение которого равно выражению 50 в 2 =в 2+ - . (в 1 с - са)е 1 е е1+с и определяющему скорость (частоту вращения) второго звена. Поскольку сигналы с вытором этот сигнал преобразуется по косинусоидальной фуйкции (соз %) и затем поступает на первый вход первого умножителя 8 и на вход второго функционального преоб разователя 7. На второй вход умножителя 8поступает сигнал с входа регулятора 1 положения первого звена ( в 1), задающий скорости первого звена. В умножителе 8 происходит перемножение входных сигналов с коэффициентом, равным1(1 +у)е,т.е, на выходе первого умножителя будете соз%сигнал, равный в 1,который пода (1 +у ееется на суммирующ й вход третьего сумматора 5. На вычитающий вход сумматора 5поступает сигнал с выхода регулятора 2 поЯеложения второго звена в 2, задающий ско рость движения второго авена. Поэтому навыходе сумматора 5 будет сформирован сигсоз 6 енал разности в 1 , са = Ь - сиг 1 +Яеенал ошибки, который подается на первый 25 вход второго умножителя 9. В это же времяс выхода первого функционального преобразователя 6 сигнал, пропорциональный функции соз , поступает на вход второго функционального преобразователя 7, в ко тором он преобразуется согласно следую 1щему соотношению: - и ссоз т0 фЯ атеевыхода функционального преобразователя 35 7 подается на второй вход умножителя9. где перемножается с сигналом ошибки Ь. Таким образом, на выходе второго умножителя 9 будет присутствовать сигнал, равный 40 соз Ж+ (в 1 с - в 2) где с - ко 1+с 1 +7) ее торый поступает на вычитающий вход первого сумматора 3 и нг второй вход второго сумматора 4. На выходе первого сумматора 45 3 будет сформирован сигнал, значение которого равно следующему выражению:ходов сумматоров 3 и 4 поступают соответственно на входы регуляторов 10 и 11 скорости первого и второго звеньев, то после их отработки в регуляторах 10 и 11 скорости происходит управление исполнительными приводами первого и второго звеньев согласно данному способу управления, что позволяет при постоянно изменяющейся конфигурации манипулятора,минимизировать ошибку линейной скорости ЬЧ движения захвата (т. 02 на фиг.2).Регуляторы 1 и 2 положения первого и второго звеньев и регуляторы 10 и 11 скорости первого и второго звеньев могут представлять собой звенья с передаточными функциями, обеспечивающими соответствующий закон регулирования (пропорциональный, пропорционально-интегральный, пропорционально-интегрально-дифференциальный).Для осуществления перемещений манипулятора во всем диапазоне его возможных положений следует исключить из программных значений величины угла поворота второго звена %, равные 90 и 270 О,Формула изобретения 1. Способ управления движением двухзвенного манипулятора, заключающийся в программном задании параметров движения звеньев и отработка заданных параметров контурами управления каждого звена,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности движения, соотношение скоростей вращения звеньев определяется из условия й 2 соз 5в 1 (1+у) я,где в 1 и а 2 - скорости вращения первого ивторого звеньев соответственно;5 02 - угол поворота второго звена относительно первого;у - коэффициент относительной погрешности скоростей вращ ния звеньев;е - коэффициент относительной длины звеньев,2. Устройство для управления движением двухзвенного манипулятора, содержащее контуры управления соответственно первым и вторым звеном, причем каждый иэ контуров включает в себя регулятор положения и последовательно соединенные регулятор скорости и привод перемещения, кинематически связанный с соответствующим звеном, а вход регулятора положения подключен к шине задания программных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком преобразования сигналов, а.каждый иэ контуров управления снабжен сумматором, включенным последовательно между выходом регулятора положения и входом регулятора скорости, при этом выход блока преобразования сигналов связан с вторым входом каждого из сумматоров, а выходы регуляторое положения обоих контуров и вход регулятора положения контура управления второго звена связаны с соответствующими входами блока преобразования З 5 сигналов,1708602 Составитель И.АфонинРедактор Т,Лошкарева Техред М.МоргенталКорректор Л.Патей Заказ 391 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж-ЗБ, Раувская наб., 4/5 м при ГКНТ СС ственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 П