Устройство для управления манипулятором

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 09) . (И)а) С 05 В 11/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ССС1;СССР ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ 1К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Ленинградский ордена Ленполитехнический институтим. МИ. Калинина(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой кобрдинате последовательно соединенные сервоусилитель ипривод, связанный с соответствуюпщм датчиком положения, выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя, о т л и ч а ю щ е е с я. тем, что, с целью расширения,функциональных .возможностей за счет обеспечения выполнения заданного технологического процесса без операции обучения, устройство содержит установлен . ные на картотеке источники и приемФ ники излучения, блок сравнения, первый синусный вычислитель, первый ивторой источники опорного сигнала,последовательно соединенные второйсинусный вычислитель и первый блокделения, а также последовательновключенные сумматор, третий синусныйвычислитель и второй блок деления,второй вход которого через второйсинусный вычислитель подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго сервоусилителя, соединенного третьимвходом с выходом первого источникаопорного сигнала, первый вход сумматора подключен к выходу второгодатчика положения, а второй вход -к выходу третьего датчика положенияи входу первого синусного вычислителя, выход. которого соединен с вторымвходом первого блока деления, подключенного выходом к второму входу первого сервоусилителя, третий вход которого соединен с выходом второго источника опорного сигнала, выходыприемников излучения подключены квходам блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третье го сервоусилителя.1 1084Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано присоздании манипуляторов для роботовокрасчиков.,Известно устройство для управления манипуляторами, содержащее пультуправления и по каждой регулируемойкоординате сервоусилитель, приводи датчик положения, которое работаеттолько но жесткой программе И . 10Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее попервой, второй и третьей регулируемой координате последовательно соединенные соответствующие сервоусилитель и привод, связанный с соответствующим датчиком положения, выходкоторого подключен к входу соответствующего сервоусилителя 2 .Недостатками известного устройства являются необходимость обученияробота и записи программы в память,что снижает производительность робота при мелкосерийном производстве и требует большого объема па- , 25мяти для записи траектории при егообучении. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выполнения заданного технологического процесса без операции обучения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой координате последовательно соединенные соответствующе сервоусилитель и привод, связанный с соответствующим датчиком положения, выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя, введены установленные на каретке источники и приемники излучения, блок сравнения, первый синусный вычислитель, первый и второй источники опорного сигнала, последовательно соединенные второй синусный вычислитель и первый блок деления, а также последовательно включенные сумматор, третий синусный вычислитель и второй блок деления, второй вход которого через второй синусный вычислитель подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго сервоусилителя, соединенного третьим входом с выходом первого источника опорного сигнала, первый вход сумматора под 303540455055 726ключен к выходу второго датчика положения, а второй вход - к выходу третьего датчика положения и входу первого синусного вычислителя, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, подключенного выходом к второму входу первого сервоусилителя, третий вход которого соединен с выходом второго источника опорного сигнала, выходы приемников излучения подключены к входам блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего сервоусилителя.На фиг. 1 приведена кинематическая схема манипулятора; на фиг. 2 - функциональная схема устройства.На фиг. 1 указаны Х, У, 2 - оси координат, ОА, АВ и В 0 - звенья манипулятора;Я , Ч),(з - углы поворота звеньев; шп - траектория перемещения; ЧА, Чв, ЧВА - векторы ско-ростей соответствующих точек.Устройство содержит источники 1 излучения, приемники 2 излучения, каретку 3, блок 4 сравнения, первый и второй источники 5 и 6 опорного сигнала соответственно, первый привод 7, первый датчик 8 положения, первый сервоусилитель 9, второй привод 10, второй датчик 11.положения, второй сервоусилитель 12, третий привод 13, третий датчик 14 положения, третий сервоусилитель 15, первый и второй синусные вычислители 16 и 17 соответственно, сумматор 18, третий синусный преобразователь 19, первый и второй блоки 20 и 21 делителя, поверхность 22 изделия.Устройство работает следуюЩим об" разом.При работе манипулятора должны выполняться следующие условия: точка В должна двигаться по траектории, совпадающей с направлением поверхности 22, звено В 0 (рабочий инструмент) должно двигаться,. оставаясь перпендикулярным к траектории движения, линейная скорость точки В - Ч долж 9 на быть постоянна и равна ЧА.Пусть манипулятор движется в плоскости ХО по траектории Х 02 со скоростью ЧВ. При этом скорость "гочки В геометрически складывается из скорости точки А и скорости точки В в ее вращательном движении вместе со звеном АВи ЯВ мввф 1 афЧВ "ЧВ+Ъ1084726сво-а (7,ац =К БО.имеем оЯ (12а а =К БаоЛ+а 11(83 =Кэ "за а аа 3 где М- угловая скорость вращениязвена ОА;- длина звена ОА;ф - угол между звеном ОА иосью ОХ.Скорость движения точки В относительно точки А ан, а а 7 -Па Цэ 1 О К( Кт Кэ Подставим (5) и (6) в (7), полу 3Звено ОА имеет одну степень боды - вращение вокруг шарнира Следовательно, для скорости Ч Ч =Ц М =( У 4 для первой координаты (7 Р для второй координатыдля третьей координатыкоэффициенткоэффициентзадающее воздействиена входе объектауправления;коэффициенты,(Чц=(а Х, = (РХ, (2) 15 где и, - угловая скорость вращениязвена АВ;- длина звена АВ;Щ 2 - угол между звеном АВ и направлением звена ОА.Отсчет углов( , ц ( ведетсяот исходного положения майипуляторакогда его звенья вытуняты .вдольоси ОХ. 25Из геометрических соотношенийможно определить, что пЧ 7(1) и (2), получаем из (5) и (6) следует, что длядвижения рабочего инструмента по траектории шп со скоростью Чц необходимо задать начальные углы (17 и(01 О поместить точку В (рабочий инстру мент) перпендикулярно траектории движения шп (таким образом. определить угол Щ ) и поддерживать перпендикулярность рабочего инструмента при дальнейшем движении по траектории, 50/автоматически вращая звено ОА со скоростью ф , а звено АВ со скоростью Щ 1,Структурная схема устройства управления может быть получена из 55 приближенных уравнений, списьвающих многокоординатный манипулятор как объект управления, а именно у б 7 + 41 А з 1 дю 7 ДЛЯ К, фК, А,Ы,первого звена (8) аО(2 А з 1 п (ЮР + Ц 7)"г = Чг+ " для Кг Кг з 1 п Ч 2второго звена.Под действием напряжений П( и 0 которые формируются в источниках 5 и 6 опорного напряжения и подаются на сервоусилители 9 и 12, начинают двигаться первая и вторая координаты, В результате каретка 1 будет перемещаться, например, сверху вниз.Положение каретки 1 относительно рабочей поверхности 22 поддерживается неизменным за счет сигналов, сни.маемых с выходов приемников 2, Сигналы с выходов приемников 2 подаются на блок 4 сравнения. При появлении разности сигналов на выходе блока 4 привод 13 начинает.отрабатьвать рассогласование между приемниками 2, поворачивая каретку 1 до тех пор пока разность сигналов на выходе блока 4 не станет равной нулю.При вращении привода 13 изменяется и сигнал с датчика 4 положения пропорционально углу поворота (у 5 каретки 1. Этот сигнал через вычислитель 16 з 7.пц подается на вход первого блока 20 деления. Одновременно с вращением привода 13 .вращается и привод 10 и с его датчика 11 положения .через вычислитель 17 на второй вход блока 20 деления подается значение зжф - сигнал с выхода блока 20 подается на вход сервоусилителя привода 7, ко- торый будет.отрабатьвать сигнал вызванный изменением угла поворота ф кареткой 1,С вращением привода 7 вращаетсяи привод 10, который .отрабатываетсигнал, подаваемый на его вход свыхода второго блока 21 деления, Навход блока 21 с выхода вычислителя 517 подается сигнал,. пропорциональныйндпа, а на второй вход блока 21подается сигнал, пропорциональныйсинусу суммы углов с + Чз, которыйснимается с выхода вычислителя 19суммы двух углов. Отрабатывая рассогласование по описанному. выше. алгоритму, приводы 7 и 10 перемещают каретку 1 по кон- туру поверхности 22, так, что положение рабочего инструмента относительно этой .поверхности остается все время перпендикулярным.Применение, изобретения позволит за счет исключения операции обучения расширить функциональные возможности манипулятора.1084726 Составитель Г. НефедоваТехред- А.Вабинец Корректор В С Редактор С.Квя в Подписиа СССР ак 5 б,илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,1996/40 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 1 13035, Москва, Ж