Интерактивная система управленияроботом

Сфюз СфветскикСоциалистическихРеспублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬС 7 ВУ(22) Заявлено 1701,79 (21) 2733756/18 "24 (51) М. Кл. с присоединением заявки Нов 6 05 В 19/00В 25 3 9/00 Гвсуяарственный кемнтет СССР нф Аелам нзобретеннЯ н еткрытнЯ(088.8) Дата опубликования описания 2301,81 М.С.Ворошилов и Т.М.Баева,4 яс1Завод-ВТУЗ при Ленинградском металлическом заводеим. ХХХ 1 съезда КПСС(54) ИНТЕРАКТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОМ Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано .при созцанин интерактивных систем управления роботами, обладающими оптимальными характеристиками.Известна система управления роботом, содержащая последовательно соединенные усилитель, двигатель и исполнительный орган, соединенный с нагрузкой датчиком нагрузки и дат чиком положения, выход которого подключен к одному из входов усилителя, и последовательно соединенные усилитель, двигатель и механическую передачу, соединенную с задающим органом,5 .датчиками нагрузки и датчиком положения, выход которого подключен кдругому входу усилителя исполнительной следящей систеьва, логический блок и переключатель 1. 20Однако система имеет невысокие динамические характеристики.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсясистема, содержащая первый ключ и 25 последовательно соединенные тактовый генератор, блок памяти и второй ключ, причем выход первого ключа подключен .ко второму входу блока памяти и по каждой регулируемой координате задащего и исполнительного органа блок сравнения и последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, сумматор, усилитель и двигатель, связанный через датчик положения и датчик момента с исполнительным механизмом, выход датчика положения подключен к первому входу блока сравнения 2 .Однако в системе не предусмотрены корректирукияие средства, компенсирующие влияние переменного момента инерции рабочих органов манипулятора на динамические, характеристики приводов, оператор не может корректировать движения во время программного управления.Цель изобретения - расширение фун. кциональных возможностей система.Поставленная цель достигается тем, что система содержит последовательно соединенные функциональный преобразователь и третий ключ, и по каждой регулируемой координате задающего и исполнительного органа пропор- ционально-интегрально-дифференциальный регулятор и пропорционально-дифференциальный регулятор, а также по каждой регулируемой координате задающего органа связанный с исполнитель 798713ным механизмом датчик усилия, выход.которого подключен к первому входуфункционального преобразователя,второй и третий входы которого соединены,соответственно, со входамидатчиков момента задающего и исполни 5тельного органа, второй выход каждого из которых через пропорциональнодифференциальный регулятор подключенко второму входу сумматора, выходтактового генератора соединен совторым входом третьего ключа, выходкоторого подключен ко второму входупервого ключа и второму входу каждого блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом второгоключа, а выход через пропорциональноинтегрально-дифференциальный регулятор - ко входу цифроаналогового преобразователя.На чертеже представлена Функциональная схема системы управления. ЩСистема содержит блоки 1,2 сравнения, пропорциональноинтегрально-дифференциальные регуляторы 3, 4, цифроаналоговые преобразователи 5, 6, сумматоры 7, 8, усилители 9, 10, двигатели 11, 12, датчики 13, 14 положения, датчики 15, 16момента, исполнительные механизмы 17,18, пройорционально-дифференциальныерегуляторы 19, 20, первый 21, второй22, третий 23 ключи, соответственно,тактовый генератор 24, Функциональный преобразователь 25, датчик силы26, многокоординатная рукоятка 27,блок 28 памяти, задающий орган 29,исполнительный орган 30. 35Система работает следующим образом.Система может быть использованав режиме состояния покоя (первыйрежим), режиме дистанционного управ 40ления с активным отражением сил(второй режим), режиме автоматического программного управленйя (третйй,режим). Во втором режиме можно осуществлять обучение робота. Третий и 45второй режимы совмещаются во времени,когда оператор, воздействуя на органдиотанционного управлен)я, вноситнеобходимые коррективы в автоматичес.кий режим работы.Система работает следующим образам.ФВ первом режиме система работаетследующим образом.На входы блоков 1, 2 сравненияне поступают сигналы управления. Сигнал датчика 26 силы равен нулю. Сигнал датчика 15 момента пропорционален внутренним силам нагрузки. Исполнительный орган 30 нагружен внешнейсилой (сила веса транспортируемого е 0груза). Сигнал датчика 16 моментапропорционален внешней и внутреннимсилам нагрузки. Коэффициенты передачи датчиков 15, 16 момента по выходам выбраны таким образом, что 65 сигналы, обусловленные внутренними силами нагрузки на задающем 29 и исполнительном 30 органах, взаимно компенсируются и напряженйе на выходе датчика 16 момента пропорционально разности только внешних сил нагрузки. Кроме этого датчики 15, 16 моментов через пропорционально-дифференциальные регуЛяторы 19, 20, усилители 9, 10 управляют двигателями 11. 12 таким образом, что моменты, создаваемые двигателями 11, 12, равны моментам нагрузки, действующим на датчики 15, 16, т.е. приводы задающего 29 и исполнительного 30 органов инвариантны к силам нагрузки, действующим на датчики 15, 16 при правильном подборе параметров пропорционально-дифференциальных регуляторов 19, РО.Неточности компенсации устраняются при наличии главным образом обратных связей от датчиков 13,14 положения, в результате которых любое движение, не соответствующее сигналам, поступающим на блоки 1, 2 сравнения, вызывает несоответствие в блоках 1, 2 сравнения, в результате которого про- порционально-интегрально-дифференциальные регуляторы 3,4 Формируют дополнительные сигналы:компенсации.Напряжение, снимаемое с датчикбв 15, 16 момента и поступающее на вход функционального преобразователя 25, не вызывает включение третьего ключа 23, так как возникающий при этом напряжении ток проходит через его сопротивление в направлении, при котором создается сигнал запрета на третьем ключе 23.Во втором режиме система работает следующим образом.Оператор, создавая на рукоятке 27 управления силу, большую силы внешней нагрузки, обеспечивает сигнал напряжения на датчике 26 силы, больший сигнала напряжения, снимаемого с датчиков 15, 16 момента, в ре зультате снимается запрет третьегоключа 23, который подсоединяет выход тактового генератора 24 к входам блоков 1 и 2 сравнения.Приводы задающего 29 и исполнитель. ного 30 органов воспроизводят одновременно и согласованно заданное движение, при этом регуляторы 3, 4 формируют оптимальные законы управления.Если силы внешней нагрузки возрастают, то третий ключ 23 разрывает цепь управления.Изменяя направление силы, действующей на рукоятку, оператор реверсирует движение двигателей 11, 12.Для обучения робота включается первый, ключ 21.В третьем режиме работы первый ключ 21 выключен, а второй ключ 22 включен. Сигнал управления из блока 28 памяти поступает на входы блоков1, 2 сравнения. Одновременно на зти входы могут поступать сигналы от ключа 23. Селективность сигналов обес. печивается соответствующей тактировкой импульсов управления.Применение изобретения позволяет за счет обеспечения возможности корректировки программы,.в.процессе Ее обработки расширить Функциональ,ные возможности системы.О формула изобретенияИнтерактивная система управления роботом, содержащая первый ключ и последовательно соединенйые тактовый генератор, блок памяти и второй 1 ключ, причем выход первого ключа подключен ко второму входу блока памяти и по каждой регулируемой координате задающего и исполнительного органа блок сравнения и последо-; вательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, сумматор, усилитель и двигатель, связанный через датчик положения и датчик момента с исполнительным механизмом, выход датчика положения подключен к пер" вому входу блока сравнения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы, она содержит последовательно соединенные функциональный фф преобразователь и третий ключ, и по каждой регулируемой координате задаю щего и исполнительного органа пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор и пропорциональнодифференциальный регулятор, а такжепокаждой регулируемой координате эадающего органа связанный с исполнительным механизмом датчик усилия,выход которого подключен к первомувходу Функционального преобразователя, второй и третий вход которогосоединены, соответственно, с выходами датчиков момента задающего и исполнительного органа, второй выходкаждого из которых через пропорционально-дифференциальный регуляторподключен ко второму входу сумматора, выход тактового генераторасоединен со вторым входом третьегоключа, выход которого подключен ковходу первого ключа .и второму входукаждого блока сравнения, третий входкоторого соединен с выходом второгоключа, а выход через пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор - ко входу цифроаналоговогопреобразователя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Андреенко С,Н., Ворошилов М.С.,Петров Б.А. Проектирование приводовманипуляторов, Л., "Машиностроение",1975, с. 136.2. Авторское свидетельство СССР9 3618 б 8, кл. В 25 Э 1/00, 1972798713 акаэ 10044/60 Тираж 951 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра.комитета СССРи открытийушская наб., д. 4 сное Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектн Составитель Г.НеФедова Редактор В.Еремеева Техред 1. Маточка Корректор., С Шекмар