Устройство для управления манипулятором

(,51) 4 С 05 В 19/00 ВЕННОЙ КОМИТЕТ ССС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ГОСУДАРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН идетельство СССР 9/ 10, 1976, етельство СССР В 19/00, 1983.(57) Изобретениеавтоматическогоизобретения явля УПРАВЛЕНИЯ МАНИ -носится к областиавления. Целью ся расширениеможностей устройхарактеризуется нкциональных во ва. Изобретение А ВТОРСКОМУ СБИДЕТЕЛЬСТ(56) 1, Авторское св510362, кл, В 25 12. Авторское свид1166054, кл. 0 05 тем, что для группового управленияэлектродвигателями используют широтно-импульсные сигналы. В соответствии со знаком управляющих напряжений устанавливается требуемая полярность напряжения питания, а ширинаимпульсов в этом интервале управления определяется величиной управляющего напряжения. В следующем интервале управления осуществляется управление электродвигателями, у которых противоположный знак управляющих напряжений. Адрес включаемогоэлектродвигателя определяется пороговым элементом, включающий черезоптронную пару светодиод - фотодиод,тиристор соединенный с электродвигателем. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.ЗО Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено в системах управления манипуляторами, а в частности для управления манипуляторами, звенья которых соединены ромбообразно.Известно устройство управленияромбическим манипулятором, содержащее задатчик, соединенный своими выходами с регистром адреса и регист.ром координаты, выходы которых подключены к дешифратору, и первым входом преобразователя соответственно,причем выход дешифратора соединенс вторыми входами преобразователя, 15а его выходы через соответствующиеблоки управления, подключены к активным узлам вращения1 ,1Недостатком данного устройства20является то, что внешнее соединениекаждого ромбического звена с устройством управления ограничивает рабочуюзону манипулятора, Расположение большого количества линий связи внутри1звеньев манипулятора увеличивает раз. меры шарнирных соединений, т.е. егогабариты, и ухудшает гибкость поворота.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для управления,манипулятором, содержащее три последовательно соединенных блока управления, усилители мощности, двигателии датчики положения, последовательносоединенные четвертый блок управле. ния, сумматор, усилитель мощности,датчик и вычислительный блок, другиевходы которого соединены к выходам, первого и второго датчика, а выходыподключены к входам второго и четвер.того блоков управления, а их вторыевходы соединены с соответствующимивыходами задатчика сигналов, другойвыход которого подключен к первомувходу первого блока управления,а еговторойвход соединен с выходом первого датчика, выход третьего датчикаподключен к первому входу третьегоблока управления, второй вход которого соединен со входом второго блока управления,а его выход с входомпоследовательно соединенных второгосумматора, пятого усилителя мощности и пятого двигателя, со входоминвертора, со входом последовательно Ысоединенных шестого усилителя мощности и шестого двигателя, седьмой,и восьмой двигатели через соответствующие усилители мощности подключены к выходу инвертора Г 21.Недостатком известного устройстваявляется то, что оно ограничиваетрабочую зону манипулятора и ухудшает гибкость поворота за счет большого количества линий связи между манипулятором и устройством управления,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства для управления за счет расширения рабочей зоны манипулятора и улучшения гибкости поворота,Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее задатчик сигналов, инвертор, источникпитания и двигатели, дополнительновведены пороговые элементы, блок выделения модуля, дешифратор, последовательно соединенные генератор импульсов, генератор пилообразногонапряжения, компаратор и первый ключ,последовательно подключенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь,второй и третий ключи, а также последовательно соединенные коммутатор, блок выделения знака и четвертый ключ, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам источника питания соответственно, а выход - к второму входу первого ключа, соединенного выходом с первыми входами пороговыхэлементов, выходы которых подключенык входам соответствующих двигателей,а вторые входы - к выхол третьегоключа, соединенного вторым входом свыходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока выделения модуля, соединенного входомс выходом коммутатора, первые входыкоторого подключены к выходам задатчика сигналов, а вторые входы к первым выходам дешифратора, соединенного вторым выходом с вторым входомсчетчика, выход которого подключенк входу дешифратора, а вход - к выходу генератора импульсов, вход инвертора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход -с вторым входом второго ключа, третий вход которого подключен к выходублока выделения знака,Пороговые элементы содержат делитель, вход которого соединен с первым входом порогового элемента, а выход - с последовательно соединенными встречно включенными первым и втоПороговый элемент 2 (фиг. 2) содержит делитель 18, светодиоды 19 и 20, тиристоры 21 и 22, сопротивления 23 и 24 и фотодиоды 25-28.Устройство работает следующим образом.В задатчике 13 в соответствии с выбранным для каждого двигателя законом управления задаются управляю щие напряжения. Включение двигателей производится последовательно, Порядок включения и выбор соответствующих им управляющих напряжений, установленных в задатчике 13, определяются состоянием счетчика 5. Количество разрядов счетчика 5 выбирается из ус- ловия 2 т, п,где ш - количество разрядовф и - количество независимо равляемых двигателей. уп 50Каждому состоянию счетчика 5 соответствует вполне определенное напряжение на выходе ЦАП 4 и определенное состояние коммутатора 11. Величина напряжения на выходе ЦАП 4 определяет 55 двигатель, а состояние коммутатора 11 определяет соответствующее этому двигателю управляющее напряжение. 3 1275 рым светодиодами, первый и второй тиристоры включены встречно-параллельно, а их управляющие электроды соединены через соответствующие сопротивления со своими анодами и через два соответствующих параллельно соединенных в прямом направлении фото- диода - со своими катодами, причем фотодиоды объединены попарно и соединены с соответствующими светодио О дами.На фиг1 представлена Функциональная схема устройства; на Фиг. 2 - конкретная реализация пороговых элементов, 15Устройство для управления ромбическим манипулятором содержит двигатели 1, пороговый элемент 2, ключ 3, цифроаналоговый преобразователь 4 (ЦАП), двоичный счетчик 5, генератор 20 6 импульсов, генератор 7 пилообразного напряжения (ГПН), компаратор 8, блок 9 выделения модуля, блок 10 выделения знака, коммутатор 11, де - шифратор 12, задатчик 13 сигналов, 15 ключ 14, инвертор 15 и ключи 16 и 17. 372Частота опроса задатчика 13 и частота выбора двигателей определяются задающим генератором 16. Частота следования импульсов генератора 6 выбирается из условия10где Й - частота генератора;п - число двигателей;Т - постоянная времени двигателя.Очередной импульс генератора 6, приходящий на входы счетчика 5 и генератора 7 пилообразного напряжения, запускает ГПН 7 и изменяет состояние счетчика 5. В соответствии с новым состоянием счетчика 5 изменяется напряжение на выходе ЦАП 4 и коммутатор 11 подключает следующее управляющее напряжение к входам блока 9 выделения модуля и блока 11 сигнатуры.Для преобразования двоичного кода счетчика 5 в код, необходимый для управления коммутатором 11, используется дешифратор 12, Последний используемый выходной разряд дешифратора соединен с обнуляющим входом счетчика 5 для соответствия максимального кода счетчика 5 количеству заданных управляющих напряжений. Абсолютное значение управляющего напряжения на выходе блока 9 выделения модуля сравнивается в компараторе .8 с напряжением ГПН 7. В результате сравнения на выходе компаратора 8 формируется импульс, ширина которого пропорциональна величине абсолютного значения управляющего напряжения. Импульс с выхода компаратора 8 по управляющему входу включает ключ 16. На время действия этого импульса и при отсутствии управляющего напряжения по управляющему входу ключа 14 подключается выход ЦАП 4 к входам пороговых элементов 2, При воздействии управляющего напряжения по управляющему входу ключа 14 подключается выход ЦАП 4 к пороговым элементам 2 через инвертор 15. При этом подключаются двигатели тех активных узлов вращения, в которых пороговый эле. мент 2 настроен на величину напряжения, появившуюся на выходе ЦАП 4. Время подключения двигателей равно ширине управляющего импульса на входе ключа 16. Направление вращения20 двигателей определяется знаком управ.ляющего напряжения, который определяется,в блоке 10 и управляет ключом17 полярности напряжения питания.Для устранения неоднозначности,возникающей на входах активных узлов.вращения при нулевом состоянии счетчика 5 или отключении ключом 16 входа пороговых элементов 2 от выходаЦАП 4, количество разрядов на входе 10.ЦАП 4 выбирается на единицу больше,чем количество разрядов счетчика 5и старший разряд на входе ЦАП 4 постоянно находится в единичном состоянии. 15Поступление очередного импульсас генератора 6 изменяет состояниесчетчика 5, на выходе ЦАП 4 появляется следующее управляющее напряжениеи включается другой двигатель.При возврате счетчика 5 в первоначальное состояние цикл работы устройства повторяется.1Таким образом, на каждый двигатель или на каждую группу независимо управляемых двигателей поступаетимпульсное управляющее воздействие.Это воздействие характеризуетсяамплитудой импульсов, определяемойвеличиной напряжения источника питания и выбранной таким образом, чтобыобеспечить достижение двигателемноминальной скорости вращения примаксимальной длительности импульсов,поступающих на один двигатель, посто 35янной частотой следования и длительностью импульсов, прямопропорциональной соответствующему управляющемунапряжению. Это позволяет управлять40работой манипулятора, изменяя положение его рабочего органа в зависимости от задания, т.е. воспроизводитьвсе функции манипулятора, выполняемые им в известном техническом ре 45шенин 23,Работа порогового элемента(фиг. 2) происходит следующим образом,1При несовпадении напряжения навыходе делителя 18 и на входе порого 50вого элемента один из светодиодов19 или 20, в зависимости от направления протекающего тока, излучаетэнергию. При этом соответствующие фотодиоды 25 и 27 или 26 и 28 открыты,а тиристоры 21 и 22 заперты. Кактолько напряжение на входе порогово"го элемента и на выходе делителя совпадут, ток в цепи светодиодов отсутствует и все фотодиоды заперты.Тиристоры 21 или 22, в зависимости от знака питающего напрякения, открываются и включат двигатель.После окончайия управляющего импульса срабатывает ключ 3 (фиг. 1), размыкает цепь питания и гасит тиристор. Делителем выбираются различные пороги срабатывания порогового элемента, а величина зоны нечувствительности фотодиодов определяет ширину порога срабатывания.При нормальной работе порогового элемента 2 при смене знака питающего напряжения необходимо изменить полярность выходного напряжения ЦАП 4.Изменение полярности напрякения, поступающего на входы пороговых элементов 2 производится ключом 14 и инвертором 15 по управляющему сигналу с блока 12 сигнатуры.Применение предложенного устройства по сравнению с известным позволяет втрое сократить количество линий связи манипулятора с устройством управления в случае использования однозвенного ромбического манипулятора. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить размеры шарнирных соединений, увеличить рабочую зону манипулятора и улучшить гибкость поворота.Формула изобретенияУстройство для управления манипулятором, содержащее задатчик сигналов, источник питания и двигатели, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения зоны обслуживания манипулятора, в него дополнительно введены пороговые элементы, блок вьщеления модуля, дешифратор, последовательно соединенные генератор импульсов, генератор пилообразного напряжения, компаратор и первый ключ, последовательно подключенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь, второй и третий ключи, а также последовательно соединенные коммутатор, блок вьщеления знака и четвертый ключ, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам источйика питания соответственно, а выход в . к второму входу первого ключа, соединенного выходом с. первыми входами пороговыхФ 12 элементов, выходы которых подключены к входам соответствующих двигателей, а вторые входы - к выходу третьего ключа, соединенного вторым входом с выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока выделения модуля, соединен - ного входом с выходом коммутатора, первые входы которого подключены к выходам задатчика сигналов, а вторые входы - к первым выходам дешифратора, соединенного вторым выходом с вторым входом счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора, а вход - к выходу генератора импульсов, вход инвертора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с вторым входом второго ключа, третий вход которого 753728подключен к выходу блока выделениязнака.2, Устройство по п. 1, о т Л ич а ю щ е е с я тем, что пороговыйэлемент содержит делитель, входкоторого соединен с первым входомпорогового элемента, а выход - споследовательно соединенными встречно включенными первым и вторым све О тодиодами, первый и второй тиристоры включены встречно-параллельно,а их управляющие электроды соединенычерез соответствующие сопротивлениясо своими анодами и через два соот ветствующих параллельно соединенныхв прямом направлении фотодиода - сосвоими катодами, причем фотодиодыобъединены попарно и соединены с соответствующими светодиодами.рректор Т.Колб дактор О.Голо Заказ 6558/37 4/5 водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 836 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035 Москвау щ Подписноенного комитета СССРений и открытий35, Раушская наб., д.