Устройство для управления адаптивным роботом

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рщ 881668(51)М. Кл.з С 05 В 19/00В 25 3 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) енинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина) Заявитель СТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНРОБОТОМ ПТИВНЫМ но во акже по кажате пороговыйодключен. клогическогоому входу соожения.о содержиторого сеского житордиогоходувтоа умойстд кологи зво- знаии п авис асоедиблока. Изобретение относится к роботогехнике и может быть использовано при создании адаптивных роботов.Известны устройства для управления адаптивным роботом, содержащие пульт управления, приводы, датчики положения, блок коммутации и измерительный орган 1,Устройство не обладает свойствам адаптации при перемещении в среде с препятствиями. Наиболее близким тЕхническим ре шением к изобретению является устройство, содержащее блок задания программы, датчики локальной коррекции и по каждой регулируемой ко динате последовательно соединенные сумматор, блок управления, привод и датчик положения, выход которого подключен к первому входу сумматор второй вход каждого сумматора соединен с первым выходом блока задания программы 2).Известное устройство не прои дит переключения или изменения ков сигналов локальной коррекц степеням подвижности робота в з мости от их пространственного р ;положения. Цель изобретения - повышени чсти и расширение функциональзможностей устройства.5 Цель достигается тем, что устройство содержит датчики рабочей зоны, логический блок и по каждой регулируемой координате блок умножения, первый вход которого подключенк выходу датчиков локальной коррекции, а выход - к третьему входу соответствующего сумматора, выходы датчиков рабочей эоны соединены с первыми входами логического блока,втоРые ход короо одклюы к выходам датчиков локальной коррекции,третьи входы - к выходу датчиковположения, четвертый вход - ко второму выходу блока задания программы,а выходы - ко второму входу каждогоблока умножения.. Устройство соде дой регулируемой к элемент, вход кото 25 соответствующему в блока, а выход - к ответ"твующего бло Кроме того; уст блок обучения, вых 30 нен " пятым входомНа чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит исполнительныйорган 1, датчики 2 положения, датчики 3 локальной коррекции (ДЛК),датчики 4 рабочей зоны, блок 5 заданияпрограммы, сумматоры б, блоки 7 управления, блоки 8 умножения, логичес,кий блок 9, пороговые элементы 10,блок 11 обучения.Устройство работает следующимобразом. 10Блоки 1,2,5,6 и 7 составляют многоканальную систему управления, характерную для роботов, работающихпо жесткой программе, На сумматорахб, вырабатывающих сигналы рассогласований, имеются дополнительныевходы, предназначенные для,введения,корректирующих сигналов от датчиковлокальной коррекции(ДЛК) 3. Корректирующие сигналы от ДЛК 3 поступают ;Щна входы сумматоров б через блоки 8умножения. Вторые входы блоков 8используются для редактирования сигналов ДЛК 3 в каналах управления.Этн входы присоединены к выходам логического блока 9, который выраба 5тывает знакопеременные комутационные функции. Положительное значениекоммутационной функции обеспечиваетпрямое включенке ДЛК 3 в контур канала управления, нулевое значение Зфизолирует канал управления от системы коррекции (при этом канал реализует только жесткую программу),отрицательное значение обеспечивает коррекцию программного движения З 5в противоположном направлении. Таким образом, блоки В определяютвведение сигналов ДЛК 3 в любой канал или совокупность каналов с любымзнаком или комбинацией знаков, а Щтакже отключение ДЛК 3 от каналовпри нулевых значениях соответствующих коммутационных функций.Число коммутационных функций,формируемых в блоке 9, равно в об эщем случае числу степеней подвижности робота. Знакопеременные коммутационные функции необходимо сформировать Таким образом, чтобы своизначения +,О,-онк принималк взаданных областях пространства естественных координат робота. Врезультате во время двигательногоакта может быть обеспечено нужноеизменение знака корректирующего сиг,нала, вовлечение в синергию дополнительных степеней подвижности илких отключение, переключение корректирующих сигналов с однрй степениподвижности на другую, т.е. редактирование информации ДЛК в зависимости от позы,Ограничение требований к котационным функциям значения +,О,фпозволяет формировать их в бо ьшин-,стве случаев как. линейные комбинации сигналов датчиков 2 положения. Однако при этом нули коммутационных функций появляются лищь весьма кратковременно, т.е. в процессе корректирующей сйнергии почти всегда вовлекаются все степени подвижности, При кинематической избыточности,т.е. практически всегда, желательно ограничиться доопределением движения лишь с помощью наиболее эффективных в данный момент звеньев кинематической цепи. Для этого нужно исключить звенья, возможное движение которых близко к ортогональному (по отношению к направлению коррекции). С этой целью с помощью пороговых элементов 10 осуществляется расширение интервала, в котором малоэффективные степени подвижности исключаются из синергии. Это достигается двусторонним пороговым ограничением, создающим зону нечувствительности в окрестности нуля коммутационной функции. Эта же мера ослабляет требования точности к коммутационным функциям, т.е. облегчает и ускоряет их формирование. Благодаря пороговым элементам 10 в программном движении сохраняются в основном компоненты, ортогональные к направлению, которое контролируется ДЛК 3. В целостном движении программные и корректирующие компоненты находятся в отношениях, близких к ортогональным.Одновременно пороговые элементы 10 служат для отключения системы локальной коррекции прк необходимости восстановления приоритета программного движения по всем координатам. С этой целью в блоке 10 предусматривают возможность управляемого изменения порогов. Для полного устранения влияний ДЛК на программное движение пороги блока 10 повышают за пределы максимального значения коммутационных функций. В качестве простейших коммутационных функций целесообразно испольэовать линейные ком" бинации. При синтезе коммутационных функций иногда обременительно использовать расчетные методы. Поэтому в схеме робота предусмотрен блок 11, автоматкзкрующий подбор подходящих коэффициентов.У робота, адаптированного к одной програюФе, может наблюдаться перенос навыков прк исполнении другой програюы. Иногда это нежелательно, так как в новой программе в аналогичных поршнях могут потребоьаться иные и даже противоположные коррекции (избегание или обход вместо сближения и т.п.). Переобучение при ,этом нежелательно, так как разрушается редакцкя синергий, полезная при выполнении первой программы.Для преодоления этих недостатков в логическом блоке 9, используют дополнигельные переменные, в качестве которых используют сигналы, определяющие код (номер) выполняемой программы, а также сигнал датчиков 4 в рабочем поле. ДЛК 3 также относится к датчикам последнего типа. Это позволяет связывать значения коммутационных функций с изменением обстановки, характером и особенностями выполняемой программы.Применение изобретения за счет соответствующей комкутации сигналов локальной коррекции позволяет расширить функциональные возможности устройства.15Формула изобретенияУстройство для управления адаптивным роботом, содержащее блок задания програвеы, датчики локальной коррекции и по каждой регулируемой координате последовательно соединенные сумматор, блок управления, привод и датчик положения, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход каждого сумматора соеди нен с первым выходом блока задания программы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности .устройства, оно содержит датчики рабочей зоны, логический блок и по каж-;Ц) дой регулируемой координате блок умно жения, первый вход которого подключен к выходу датчиков яокальноР коррекции, а выход - к третьему входусоответствующего сумматора, выходыдатчиков рабочей зоны соединены спервыми входами логического блока,вторые входы которого подключены квыходам датчиков локальной коррекции,третьи входы - к выходу датчиков положения, четвертый вход - ко второмувыходу блока задания программы, авыходы - ко второму входу каждогоблока умножения.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит по каждой координате пороговый элемент,вход которого подключен к соответствующему выходу логического блока,а выход - ко второму входу соответ"ствующего блока умножения.3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных воэможностей, оно содержит блок обучения,выхсд которого соединен с пятым входои логического блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 621571, кл. В 259/00, 1977.2. Юревич Е.И. Интегральный робот ЛПИ. Сб. "Робототехника", Л.,1977, с. 3-9 (прототип).881 бб 8 Л. Плиса Ре Тираж 943 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.