Устройство для управления автоматическим роботом манипулятором

-1 11 447687 Санзз Советских Социалистических Республик(51) 22) Заявлено 04,01,73 заявкиприсоедине Государственный камите Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 32) ПриоритетОпубликовано 25.10.7) УДК 621 3(088 8) Бюллетень39 Дата опубликования описания 06.06,7(72) Авторы изобретени оши 1 О, Игнатьев, И ен енинградский институт авиационного приборострое Заявител(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИ РОБОТОМ-МАН И ПУЛЯ ТОРОМе того, от вы- ручного м своиедствие е значи- Реалианиями, элемен- вредных заменить ручнении некоточто дает возельность труих и вредных 30 зволяет и выпол ераций, оизводи в горя Изобретение относится к системам, управляемым вычислительными устройствами, а также к автоматическим работам-манипуляторам, предназначенным для автоматизации различных технологических процессов и опе раций во многих отраслях промышленности, в частности, в станкостроении, приборостроении и сталелитейной промышленности.Известны роботы-манипуляторы, осуществляющие ряд технологических операций по 10 переносу предмета с места на место, ориентированной укладке и т, д. Устройство управления таким роботом-манипулятором содержит датчики контакта с предметом, которые через блок опроса датчиков соединены с соответст вующими входами блока опроса параметров положения предмета в рабочей зоне, Блок управления схватом имеет набор стандартных программ, определяющий виды работ (например, перенос предмета в заданную точку, ори ентированная укладка и т. п.). Поиск предмета осуществляется по определенной траектории, определяемой программой поиска, т. е, обеспечивается слепое обнаружение предмета. 2Робот-манипулятор поной труд машинным пррых технологических опможность увеличить пр тда и обеспечить работуч средах при отсутствии человека. Кро такие роботы освобождают рабочего полнения тяжелого и монотонного труда.Однако этим роботам-манипулятора ственно малое быстродействие, всл длительного поиска предмета, а такж тельная сложность всего устройства. зация затруднена жесткими требов предъявляемыми к датчикам и другим там, особенно в условиях горячих и сред.Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства управления роботом-манипулятором.Предлагаемое устройство для управленияроботом-манипулятором содержит чувствительное поле, выполненное в виде матрицыподвижных шин, установленных над токопроводящей подложкой и подпружиненных относительно ее. Каждая шина матрицы снабжена контактами, установленными на стороне,обращенной к токопроводящей подложке, аконтакты соединены между собой и соответствующими входами блока опроса датчиков,причем каждая шина изолирована от контактов других шин,На фиг. 1 схематически представлено чувствительное поле; на фиг. 2 - один из вариантов выполнения шин чувствительного поля;Унач + УконЦ2 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 на фиг. 3 - структурная схема устройства для управления автоматическим роботом-манипулятором.Параметры положения предмета на рабочей поверхности определяются с помощью чувствительного поля 1 1 см. фиг, 1), на котором располагается предмет 2, подлежащий манипулированию. Чувствительное поле выполнено в виде матрицы жестких координатных вертикальных 3 и горизонтальных 4 шин, укрепленных подвижно над токопроводящей подложкой 5 (см, фиг. 2). С помощью упругого элемента б каждая шина матрицы подпружинена относительно подложки и снабжена контактами 7, что позволяет независимо от других шин при попадании на нее предмета опускаться вниз и электрически контактировать с токопроводящей подложкой, Все контакты каждой шины электрические объединены в общий вывод и укреплены на шинах со стороны токопроводящей подложки. Вертикальные и горизонтальные шины имеют в местах пересечений пазы 9, обеспечивающие независимость контактирования шин с подложкой. Общие выводы с горизонтальных и вертикальных шин чувствительного поля подключены к соответствующим входам блока 10 опроса датчиков (см, фиг. 3). Выходы этого блока подключены к входам блока 11 определения номера начальной вертикальной шины, замкнутой на подложку, блока 12 определения номера начальной горизонтальной шины, замкнутой на подложку, и к входам блоков 13 и 14 определения числа замкнутых на подложку вертикальных и горизонтальных шин. Выходы блоков 13 и 14 подключены к входу блока 15 определения угла наклона оси симметрии предмета к горизонтальной оси поля. Выходы блоков 11 и 13 подключены к входу блока 16 определения координаты центра предмета по оси Х. Выходы блоков 12 и 14 подключены к входу блока 17 определения координаты центра предмета по оси У. Выходы блоков 15 - 17 соединены с соответствующими входами блока управления 18 исполнительными механизмами робота-манипулятора 19, а вход управления роботом по стандартным программам блока 18 соединен с выходом блока 20 стандартных программ робота. Подлежащий манипулированию предмет 2, расположенный на чувствительном поле 1, замыкает на токопроводящую подложку 5 горизонтальные и вертикальные шины, расположенные непосредственно под ним. Электрический потенциал, подведенный к подложке, через замкнутые контакты соответствующих шин, находящихся под предметом, переходит на эти шины. Шины, замкнутые на подложку, выделены жирными линиями (см. фиг. 1). Горизонтальным шинам присвоены номера Х, - Х, а вертикальным - У, - У. Предмет 2, находящийся на шинах чувствительного поля, замыкает на токопроводящую подложку вертикальные шины с номерами Унач Укоп и гоРизонтальные шины Хнач Хконг ПРи этОмчисло горизонтальных замкнутых шинх - Хкон Хнач 1 а число вертикальных замкнутых на подложку шину - Укон Унач Координаты центра предмета определяются всоответствии с выражениями Для грубого определения угла Ч наклона оси симметрии предмета и последующей ориентации схвата исполнительного механизма достаточно найти наклон прямой, проходящей ЧЕРЕЗ ТОЧКИ (Хнач, Унач) И (Хкон, Укон) УГОЛ будет определен достаточно точно, если длина предмета во много раз больше его ширины.Блок 10 опроса датчиков последовательно опрашивает вертикальные и горизонтальные шины чувствительного поля и может проводиться как последовательно, так и параллельно. В блоках определения номеров начальных вертикальных и горизонтальных шин, замкнутых на подложку 111, 12), подсчитывается количество шин, на которых отсутствует потенциал, начиная от шин с номерами Хь Удо ШИН С номЕРамИ Хнач Унач БЛОКИ 13 И 14 под считывают число вертикальных и горизонтальных шин, находящихся под потенциалом - 1 И 1 у. Блоки 11 - 14 могут быть реализованы, например, в виде интеграторов.Напряжения, соответствующие вычисленным значениям Хнач и 1 к, поступают в блок 16 определения координат центра предмета по оси Х - Хц, где производится суммирование:хХц - Хнач +2 Аналогично определяется вторая координата центра предмета Уц в блоке 14. Блоки 14 и 16 могут быть реализованы на операционных усилителях.Значения 1, и 1 у поступают в блок 15 определения угла наклона оси симметрии предмета к горизонтальной оси поля. Вычисленные координаты Хц и Уц позволяют вывести схват робота над центром симметрии предмета. Для облегчения взятия предмета необходимо развернуть схват в соответствии с углом наклона предмета . Однако угол наклона определяется неоднозначно, так как если г - угол относительно оси Х, то угол л - р определяет второе положение предмета, замыкающего те же вертикальные и горизонтальные шины. В случае четырехпальцевого схвата робота эта неоднозначность не является препятствием для точного взятия предмета (пальцы разворачиваются соответствующим образом). Для двухпальцевого схвата робота необходимо5пробное взятие в соответствии с вычисленным углом , В случае неудачной попытки схват разворачивается на угол л -и захватывает предмет.Сигналы, содержащие сведения о координатах и угле наклона , в виде аналоговых напряжений подаются в блок 18 управления исполнительными механизмами робота, осуществляющий преобразование этих сигналов в форму, необходимую для управления угловыми и линейными перемещениями схвата робота. В этот же блок вводятся напряжения из блока 20 стандартных программ, управляющие перемещениями схвата робота после взятия предмета, Стандартные программы позволяют производить заданные виды работ: перенос предмета в определенную точку, ориентированную укладку, сортировку и т. п.Реализация устройства для управления автоматическим роботом-манипулятором не представляет трудностей. Конструкция чувствительного поля проста и для его изготовления не требуется применения дорогостоящего и сложного оборудования. Вся электронная часть может быть выполнена на стандартных интегральных микросхемах логических элементах 133-й серии и операционных усилителях типа 1 УТ 401 и т. п. 5П р едмет изобретенияУстройство для управления автоматическимроботом-манипулятором, содержащее датчики контакта с предметом, выходы которых через блок опроса датчиков связаны с соответству ющими входами блока определения параметров положения предмета, выходы которого соединены с соответствующими входами блока управления исполнительным органом, о тличающееся тем, что, с целью повыше ния быстродействия и упрощения устройства,оно содержит чувствительное поле, выполненное в виде матрицы подвижных шин, установленных над токопроводящей подложкой и подпружиненных относительно нее, каждая шина 20 снабжена контактами, установленными настороне, обращенной к токопроводящей подложке, причем контакты каждой шины электрически соединены друг с другом и с соответствующим входом блока опроса датчиков и 25 изолированы от контактов других шин.з 1339/11ЦНИ ПодписноеССР пография, пр. Сапунова,Изд.525 И Государственного к по делам изобр Москва, Ж, Р