Устройство для управления манипулятором

54 А СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) ( ) 4(5) С 05 В 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ; н двтованону ввновтвъотвн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР.ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТий(54)(52) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее задатчик сигналов, блоки управления,восемь последовательно соединенныхдвигателей и редукторов, причем выходные валы первого, пятого и восьмого редукторов механически связанысоответственно с первым, вторым итретьимдатчиками положения,а выходыпервого и третьего датчиков положения соединены соответственно с первыми входами первого и четвертогоблоков управления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит вычислительный блок, восемь усилителеймощности, три сумматора и инвертор,выходы первого, второго и третьегодатчиков положения соединены с соответствующими входами вычислительного. блока, первый выход которого соединен с вторым входом второго блокауправления, а второй выход - с вторым входом третьего блока управления,входы двигателей соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, вторые входы первого и чет"вертого блоков управления соединены соответственно с цервым и вторым выходами задатчика сигналов, а также с первым и вторым входами третьего сумматора, а выходы - с входами первого и восьмого усилителей мощности, первые входы второго и третьего блоков управления соединены соответственно с выходом третьего сумматора и третьим выходом задатчика сигналов, выход второго блока управления соединен с входами третьего и седьмого усилителей мощности, с первым входом первого сумматора и входом инвертора, выход которого соединен с входами второго и шестого усилителей мощности и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блоха управления и вторым входом первого сумматора, выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с входами четвертого и пятого усилителей мощности.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что вычислительный блок содержит последовательно соединенные четвертый сумматор, масштабный усилитель и пятый сумматор, причем первый, второй и третий входы вычислительного блока подключены соответственно к первому и второму входам четвертого сумматора и второму входу пятого сумматора, а первый и второй выходы - к выходам четвертого и пятого сумматоров. 3Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит дифференциатор и последовательно соединенные шестой4 сумматор, регулятор положения, седьмрй. сумматор и регулятор скорости,1166054 0 30 выход которого подключен к выходу блока управления, выход дифференциа, тора соединен с вторым входом седьмого сумматора, а вход - с первыми Изобретение относится к робототехнике и может быть использованоФпри создании робототехнических систем различного назначения на основе, манипуляторов с ромбическими звенья.мнеИзвестно устройство для управления манипулятором, представляющее собой следящий привод, исполнительный двигатель, датчик положения которого установлен на органе манипулирования 11.Однако зто устройство не обеспечивает управления манипулятором с ромбообразными звеньями.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство.для управления манипулятором, содержащее задающее устройство, соединенные с ним регистр координаты и регистр адреса, выход которого соединен с дешифратором, выходы регистра координат соединены с входами преобразователей код " фаза, выходы которых соединены с соответст" вующими последовательно соединенными узлом управления и активными узлами вращения, причем выход активного узла вращения соединен со вторым входом узла управления Г 23.Использование замкнутой по положению системы автоматического регулирования для управления каждым исполнительным двигателем ромбического манипулятора приводит. к значительному усложнению устройства управления манипулятором.Целью изобретения является упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления манипулятором, содержащее задатчик сигналов, четыре блока управления, восемь последовательно соединенных двигателей и редукторов, причем выходные валы первого, пятого и восьвходами блока управления и шестогосумматора, подключенного вторым входом к соответствующему входу блокауправления. мого редукторов механически связаны соответственно с первым, вторым и третьим датчиками положения, а выходы первого и третьего датчиков положения соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого блоков управления, дополнительно введены вычислительный блок, восемь усилителей мощности, три сумматора и инвертор, выходы первого, второго и третьего датчиков положения соединены с соответствующими входами вычислительного блока, первый вьиад которого соединен с вторым входом второго блока управления, а второй вход - с вторым входом третьего блока управления, входы двигателей соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, вторые входы первого и четвертого блоков управления соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика сигналов, а также с первым и вторым входами третьего сумматора, а выходы - с входами первого и восьмого усилителей мощности, первые входы второго и третьего блоков управления соединены соответственно с выходом третьего сумматора и третьим выходом задатчика сигналов, выход второго блока управления соединен с входами третьего и седьмого усилителей мощности, с первым входом первого сумматора и входом инвертора, выход которого соединен с входами второго и шестого усилителей мощности и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего блока управления и вторым входом первого сумматора, выходы первого и второго сумматора соединены соответственно с входами четвертого и пятого усилителей мощности.Вычислительный блок содержит последовательно соединенные четвертый сумматор, масштабный усилитель и пя1166054 4тый сумматор, причем первый, второй инвертор 29, второй сумматор 30,и третий входы вычислительного блока блоки 3 1-34 установления третий сум.Эподключены соответственно к первому , матор 35, вычислительный блок 36 ии второму входам четвертого суммато- задатчик 37 сигналовра и второму входу пятого сумматора, 5 Вычислительный блок 36 содержит. а первый и второй выходы - к входам четвертый сумматор 38, масштабныйчетвертого и пятого сумматоров. усилитель 39, пятый сумматор 40Блок управления содержит дифферен- Блоки 31-34 управления содержатциатор и последовательно соединенные шестой сумматор 41, регулятор 42шестой сумматор, регулятор положения, 10 полсжения, седьмой сумматор 43 регу Э Вседьмои сумматор и регулятор скорос- лятор 44 скорости, дифференциатор 45.ти, выход которого подключен к выхо- Устройство работает следующимду блока управления, выход дифферен- образом,цнатора соединенс вторым входом Углы Ч иоднозначно определявседьмого сумматора, а вход - с пер ют положейие выходного органа (т.А,1 выми входами блока управления и шес- фиг. 2) однозвенного манипуляторатого сумматора, подключенного вто- в плоскости МОУ . Угол Раскрытия"рым входом к ооответствующему входу ромбического звена.еа + 1 вопределяется в сумматоре 35.ф . пр дставлена блок-схе Блок 36 определяет угол т поворома уст ойству ройства управления манипулято- ,та оси вращения выходного органа.фЧром; на фиг. 2 - расположение испол- Величина -Ч определяется по Форнительных двигателей в ромбическом муле.звене; на фиг. 3 - блок-схема вычисл ительного блока; на фиг, 4 - блокад Ч-Ч25 Ч 5 +схема блока управления.в2 2 5 2При этом приняты следующие обозначения:Заданные значения геометрическихЧ, - угол при вершине ромбическо паРаметров ромбического звена его звена между осью ординат и осью Ыв и У поступают на входы соответправого модуля;30 ствующих блоков 31, 33 и 34 управле-Ч - угол при вершине Ромбическо- ниЯ сУмматоРа 35го звена между осью ординат и осью)левого модуля;В блоке 31 управления (фиг. 3) наЧЧ" Угол "раскрытия" ромбическо- сумматоре 4 1 определяется сигналго звена - угол между осями левого З 5 ошибки системы ( о - у ), которыйи правого модуля; усиливается в регуляторе 42 положен- угол поворота оси вращения. ния и затем сравнивается с определявыходного органа ромбического звена; емым дифференциатором 45, сигналомЧ 5- угол при основании ромбичес- скорости изменения выходного сигнакого звена между осью вращения ром ла , на сумматоре 43. Выходной сигбического звена иосьюлевого модуля; -. нал сумматора 43 М(Ы -) -К ф;Чф ц к )требуемые значения нос Упае на пРопоРЦьонально-интегеометрических параме:ров ромбическо- гральный регулятор 44 скорости, выраго звена соответственно ; у и батывающий управляющее воздействие,УЧ 45 усиленное в усилителе 20 мощности,П 1-08 - исполнитерьные двигат,ли, на исполш тельн й двигатель 1.Устройство управления ромбичес-Управляющее воздействие изменяетким манипулятором, который может Угол Ч,. Ромбического звена, что прибыть построен из нескольких ромбы- . водит к изменению положения выход"ческих звеньев, состоит из иденткч- ного органа ромбического манипуля 50ных устройств управления ромбически- тоРа.ми звеньями.Работа каналов по углам 9 иЭ ЬЧаналогична вышеописанной,Устройство авлеупр ения однозвенным При равенстве абсолютных значенийманипулятором содержит исполнительи Ч и одинаковом изменении заданые двигатели 1-8 редукторы 9-16, ющих воздействий ю и ю происходитдатчики 17-19 положения сипитв20-27 моперемещение выходного органа манипщности, первый сумматор 28, лятора вдоль осисипит У1166054 Значение требуемого .угла "раскрытия" М , определяемого на сумматоре 35, поступает на вход блока 32управления, заданные значения Ы ив поступают соответственно на входблоков 31 и 34 управленияУправление по 9, происходит аналогично управлению по. Отличие заключается в том, что управляющий сигнал с выхода блока 32 управления управляет исполнительными двигателями2-7,Для создания усилия, изменяющегогеометрию ромбического звенЬ, двига"тели 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 должны иметьпротивоположно направленные моментына своих выходных валах, т.е. напряжения, поступающие на эти двигатели,должны быть разнополярными. Данное условие выполняется за счет инвертирования инвертором 29 управляющего напряжения с выхода блока 32 управления, поступающего на исполнительные двигатели 2, 5 и 6.Поворот выходного органа вокруг точки О осуществляется при изменении углов 9 и Ч, но постоянном угле"раскрытия" . В этом случае происходит управление по ( и 9 обес 1 В фпечивающее достижение требуемых эна чений Ы и , управление по М обеспечивает постоянство Ч,. Управление углом чповорота оси вращениявыходного органа осуществляется блоком 33 управления. Значение этре-, 1 О буемого угла повОрота поступает навход блока 33 управления. Напряжениес выхода блока 33 управления черезсумматоры 28 и 30 управляет исполнительными двигателями 4 и 5, обеспе чивающими поворот оси вращения выходного органа манипулятора.Сумматоры 28 и 30 позволяют использовать исполнительные двигатели4 и 5 как при повороте оси вращения, 20,так и при перемещении выходного органа манипулятора за счет суммирования управляющих сигналов с блоков 32и 33 управления.Такое построение устройства управ ления манипулятором позволяет присохранении функциональных возможностей значительно его упростить за счетсокращения количества используемыхдатчиков и блоков управления.аз 4307/4 писно од, ул.Проектная,4 ал ППП "Патент", г.уп 1 Тирак 863 ВНИИПИ Государственного к но делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Рауа