Устройство для управления схватом манипулятора

союз советскихСОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИРЕСПУБЛИК А 1 1 У 54 5)5 В 25 1 13/О ЕТЕНИЯ АНИЕ ИЗО У(21) 4759133/ (22) 14.11.89 (46) 15.08,92. (71) Уральск им. С.М,Киро (72) Я,Л.Л В.Н.Удинцев (56) Авторск М 1493459, к (54) УСТРО СХВАТОМ М Бюл. ч. 30ий политехваиберман,институтмцов еск С.И,Х ЛЕНИЯ ое свидетельство СССл. В 253 13/00, 1987ЙСТВО ДЛЯ УПРААНИПУЛЯТОРА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ Изобретение преднаэйачено для управ-:ления захватом, транспортированием и ори-,ентацией в пространстве материальных телразного веса и может быть использовано вавтоматических и дистанционно-управляе-,мых манипуляторах в машиностроении иприборостроении,Известны устройства позволяющие автоматически корректировать усилие сжатиягубок схвата в зависимости от веса объектаманйпулирования и осуществлять транспортирование и ориентацию в пространствематериальных тел.Однако такие устройства имеют слиш-ком сложную и недостаточно надежную конструкцию.Наиболее близким к изобретению является устройство для управления схватом ма-.нипулятора, При эксплуатации этого .устройства усилие сжатия автоматическйкорректируется так, чтобы оно было минимально необходимым для удержания обьек(57) Использование: изобретение относится к робототехнике и может быть использовано . при создании дистанциойно-управляемых манипуляторов. Сущность изобретения: устройство содержит генератор импульсов, тактильный датчик, индикатор проскальзывания, электронные коммутаторы, приводы, реверсивный счетчик, делитель частоты, триггер, элемент НЕ, элементы И и ИЛИ. 2 ил,та. Затем осуществляется транспортирование, Конструктивно это обеспечивается эа счет того, чтоустройство содержит генератор импульсов, установленные на губках схвата тактильный датчик и индикатор про- - ф скальзывания, кинематически связанные с датчиком импульсов; Выход последнего со- (Л единен через последовательно подключен- ф ные первый элемент И и первый элемент р ИЛИ с первым входом первого электронного коммутатора, подключенного выходами к соответствующим вКодам первого привода, который кинематически связан с губками схвата, Устройство содержит первйй вход (управление раэжатйем губок схвата), сое- ф диненный через второй элемент И с вторым . входом первого электронного коммутатора. Второй вход (управление сжатием губок схвата) устройства через последовательно установленные третий элемент И и четвертый элемент И подключей к второмувходу первого элемента ИЛИ, а выходтактильногодатчика соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ с вторым входом четвертого элемента И.Индикатор проскальзывания состоит из подпружиненных роликов, охваченных бесконечной гибкой лентой и кинематически связан с датчиком импульсов. Последний может быть выполнен, йапример, в виде диска с отверстиями й фотоэлектрического считывающего элемента,Привод состоит из шагового электродвигателя и усилителя мощности,- Электронный коммутатор - стандартный.Работает схват-прототип следующим образом,При подаче единичного сигнала на второй вход устройства (управление сжатием губок схвата) импульсы от генератора через третий и четвертый-элемент И и первый элемент ИЛИ поступают на вход первого электронного коммутатора, затем на первый привод. Происходит сжатие схвата. При соприкосновении губок схвата с объектом захвата на выходе тактильного датчика появляется единичный сигнал, который инвертируется, после чего поступает на второй вход четвертого элемента И, что препятствует дальнейшему прохождению импульсов от генератора к первому электронному коммутатору, Сжатие схвата прекращается,Затем происходит подъем схвата, Если при этом усилие сжатия схвата недостаточно для удержания объекта захвата, то происходит проскальзывание последнего относительно губок схвата. При проскальзыцании датчик импульсов выдает сигналы, которые через пеРвый элемент И, первый элемент ИЛИ, первый электронный коммутатор поступают на первый привод, происходит поджатие губок схвата. Это поджатие будет происходить до тех пор, пока не пре- кратиться проскальзывание объекта захвата относительно губок схвата.После транспортирования схвата в заданную точку пространства производится подача единичного сигнала на первый вход устройства (управление разжатием губок) и губки схвата разжимаются,Преимуществом данного схвата является то, что он обладает высокой надежностью и обеспечивает. минимальное необходимое усилие для удержания объекта захвата.Недостаток - низкая точность манипулирования. Снижение точности манипулирования происходит потому, что положение объекта захвата относительно губок схвата является неопределенным. Неопределенность положения возникает из-за проскальзывания объекта (а насколько15 мутатором, вторым приводом, триггером; реверсивным счетчиком и блоком синхронизации. Дополнительные элементы позволяют манипулятору при работе осуществить ком 20 пенсацию проскальзывания объекта эахва 25 ем триггеров. (Работоспособность схемы .30 обеспечивается при условии, что частота ге 50 5 10 проскальзывает неизвестно) относительно губок схвата. В результате положение объекта относительно губок схвата и базовых координат манипулятора точно не определено, что ограничивает точное манипулирование этим обьектом (например, при сборке и т.п.),Цель изобретения - повышение точности манийулирования.Цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжейо пятым, шестым,седьмым, восьмым и девятым элементами И, вторым и третьим элементами ИЛИ, делителем частоты, вторым электронным комта относительно губок схвата за счет дополнительного подъема схвата на величину проскальзывания,Частота генератора импульсов в предлагаемом устройстве в 2-6 раэ больше, чем у прототипа. Делитель частоты уменьшает частоту в такое же число раз, Делитель частоты может быть выполнен с использованинератора выше, чем максимальная частота импульсов датчика импульсов). Подключение дополнительных элементов осуществлено следующим образом, Последовательно соединены пятый элемент И, блок синхронизации, второй электронный комму,атор и второй привод. Последовательно подключены к выходу генератора импульсов делитель частоты, шестой элемент И и третий элемент ИЛИ, выход которого соединен с другйм входом второго электронного коммутатора. Последовательно подключен триггер; седьмой элемент И,восьмой элемент И и реверсивный счетчик,Также последовательно подключены девятый элемент И и блок синхронизации, второй вход которого подключен к входу делителя и выходу генератора импульсов,третий вход- к выходу пятого элемента И, а выход к второму входу второго электронного коммутатора, соединенного выходами с соответствующими входами второго привода, выход делителя частоты подключен к второму входу второго, третьего и восьмого элементов И и первому входу шестого и пятого элементов И, второй вход последнего соединен с третьим входом устройства (управление подъемом схвата) и первым входом триггера и девятого элемента И, подключенного вторым входом к выходу1754439 10 15 20 25 30 35 50 первого элемента ИЛИ, а выходом к второму (суммирующему) входу реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, четвертый вход устройства (управление опусканием схвата) подключен к второму входу шестого элемента И и триггера, авторой вход седьмого элемента И соединенс первым входом устройства. На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - возможная схема блока синхронизации.Устройство содержит генераторимпульсов 1, губки 2 схвата и обьект 3 манипулирования, тактильный датчик 4, индикатор проскальзывания, состоящий из подпружиненных роликов 5, охваченных бесконечной гибкой лентой, датчик 7 импульсов, первый 8 элемент И, первый 9 элемент ИЛИ, первый электронный коммутатор 10, первый привод 11, состоящий из шагового электродвигателя и усилителя мощности, второй 12, третий 13 и четвертый 14 элементы И, элемент 15 НЕ, пятый 16 элемент И, второй 17 элемент ИЛИ, второй привод 18, делитель 19 частоты, шестой 20 элемент И, третий 21 элемент . ИЛИ, второй электронный коммутатор 22, триггер 23, седьмой 24, восьмой 25 элементы И, реверсивный счетчик 26, девятый 27 элемент И, и блок синхронизации 28.На схемеобозначено: 1 - первый вход, управляющий разжимолт схвата; 11 - второй вход, управляющий сжатием схвата; И- третий вход, управляющий подьемом схвата; И - четвертый вход, управляющий опусканием схвата,Блоки 28 синхронизации известны. Например; блок синхронизации (фиг.2) содержит схему 29 синхронизации (СС), элемент 30 ИЛИ и триггер 31 со счетным входом. Схема 29 синхронизации состоит из блока 32 БС 1 и блока ЗЗ БС 4. На входы блока синхронизации поступают сигналы; Вх.1 - , с датчика 7 импульсов через элементы 8, 9 и 27; Вх.2 - непосредственно с генератора 1импульсов; Вх.З - с генератора 1 импульсовчерез делитель 19 частоты и элемент 16.В исходном состоянии устройства сигналы на выходах тактильного датчика 4 и датчика 7 импульсов отсутствуют. Генератор 1 работает, но на 1(первом), 11(втором), П 1 (третьем) и 1 Ч (четвертом) входах устройства нулевые сигналы, т.е. первый 11 и второй 18 приводы выключены. Единичный сигнал с выхода элемента 15 НЕ поступаетна второй вход четвертого 14 элемента И.На выходах реверсивного счетчика 26 нуле-вые сигналы, на выходе триггера 23 нулевой сигнал. Используемые о предлагаемом устройстве элементы общеизвестны.Схват работает следующим образом.Для сжатия губок схвата на 1 (второй) вход устройства подается единичный си.- нал, При этом импульсы с генератора 1 через делитель 19 частоты, третий 13 и четвертый 14 элементы И и первый 9 элемент ИЛИ поступают на первый 10 электронный коммутатор, Первый привод 11 включается и губки 2 схвата начинают сходиться. При сжатии обьекта 3 с силой, достаточной для срабатывания тактильного датчика 4, последний выдает единичный сигнал, который, проходя через элемент 15 НЕ, инвертируется и на одном из входов четвертого 14 элемента И появляется нулевой сигнал. Это препятствует прохождению импульсов с генератора 1 к первому электронному коммутатор 10. Таким образом, происходит отключение первого 11 привода от генератора 1 импульсов,При подаче единичного сигнала на 11 (второй) вход устройства (подъем) импульсы от генератора 1 через делитель 19 частоты, пятый 16 элемент И, блок 28 синхронизации второй 22 электронный коммутатор поступят на второй 18 привод, Начнется польем схвата. Если при этом объект 3 начнет выскальзывать из схвата, то ролики 5, охваченные лентой 6, начнут проворачиваться, При этом на выходе датчика 7 появятся импульсы, которые через первый 8 элемент И и первый 9 элемент ИЛИ и первый 10 электронный коммутатор поступят на первый 11 привод. Происходит поджатие губок, которое закончится с прекращением проскаль- зывания обьекта 3 относительно губок охвата,3Кроме того, импульсы от датчика 7, возникающие при проскальзывании обьекта 3 относительно губок схвата, через первый 8 элемент И, первый 9 элемент ИЛИ, девятый 27 элемент И поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 26, а также на вход блока 28 синхронизации и далее через второй 22 электронный коммутатор на второй привод 18, т.е. при проскальзывании обьекта 3 захвата относительно губок схвата происходит дополнительный подъем схвата на величину проскальзывания, Для выполнения этого необходимо шаг винтовой передачи (или соответствующий параметр другой передачи) механи"ма подьема схвата (см. фиг.1) выбирать в зависимости от дискретности датчика 7 или наоборот В результате дополнительного подъемасхвата при проскальзывании положение обьекта 3 захвата относительно основных координатных осей манипулятора не изменяется. Это обеспечивает более высокуюточность манипулирования по сравнению сустройством-прототипом.Для опускания схвата единичный сигнал подается на Я (четвертый) вход устройства.В этом случае импульсы от генератора 1через делитель 19 частоты, шестой 20 элемент И, третий 21 элемент ИЛИ, второй 22электронный коммутатор поступят на второй привод 18. Кроме того, единичный сигнал с 1 Ч (четвертого) входа поступит натриггер 23 и на его выходе установится единичный сигнал,Для разжатия схвата единичный сигналподают на 1(первый) вход устройства. Тогдаимпульсы от генератора 1 через делитель 19частоты, второй 9 элемент И, первый 10электронный коммутатор поступят на первый привод 11. Кроме того, единичный сигнал с 1(первого) входа устройства поступитна вход седьмого 24 элемента И и на еговыходе установится единичный сигнал. Врезультате на все три входа восьмого 25элемента И поступят единичные сигналы иэтот элемент будет пропускать импульсы,поступающие от делителя 19 частоты на вычитающий вход реверсивного счетчика 26 ичерез третий 21 элемент ИЛИ, второй 22электронный коммутатор на второй привод18. Начнется дополнительное опусканиесхвата, Это опускание будет протекать дотех пор, пока на выходах реверсивного счетчика 26 будет хоть один единичный сигнал.Когда на всех выходах счетчика 26 будутнулевые сигналы, то на выходе второй схемы ИЛИ 17 тоже будет нулевой сигнал, который будет препятствовать прохождениюимпульсов от генератора 1 к второму приводу 18 и дополнительное опусКание схватапрекратится,В результате при разжиме схвата произойдет его дополнительное опускание натакую же величину, на какую осуществлялся дополнительный подъем. Подключениедругого входа триггера 23 к 111 (третьему)входу (подъем) устройства обеспечиваетвозвращение триггера 23 в исходное состояние.Сравнение предлагаемого устройствас базовым (он же прототип) показало, чтоточность манипулирования повышается в6-20 раз.Использование предлагаемого устройства позволит отказаться от специальныхсистем коррекции, что дает экономию неменее 15 О от стоимости манипулятора.Формула и зо 6 рете н и я Устройство для управления схватом ма нипулятора, содержащее генератор импуль сов, установленные на губках схват тактильный датчик и индикатор проскальзывания, кинематически связанный с датчиком импульсов, выход которого соединен через последовательно подключенные первый элемент И и первый элемент ИЛИ с первым входом первого электронного ком 5 10 татора, соединенного выходами с соответ 40 ствующими входами второго привода, выход делителя частоты подключен к вторым входам второго, третьего и восьмого элементов И и первому входу пятого элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом устройства и первыми входами триггера и девятого элемента И, подключенного вторым входом к выходу первого элемента ИЛИ, а выходом - к второму входу реверсивного счетчика, выходы которого соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, подклю 50 ченного выходом к третьему входу восьмого элемента И, выход которого соединен с входом третьего элемента ИЛИ, четвертый вход устройства подключен к вторым входам шестого элемента И и триггера, а второй вход седьмого элемента И соединен с первым входом устройства,мутатора, подключенного выходами к соответствующим входам первого привода, кинематически связанного с губками схвата, первый вход устройства через второй 15 элемент И соединен с вторым входом первого электронного коммутатора, второй.вход устройства через последовательно подключенные третий элемент И и четвертый элемент И подключен к второму входу 20 первого. элемента ИЛИ, а выходтактильногодатчика соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ - с вторым входом четвертого элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения 25 точности устройства, оно содержит пятыйэлемент И, второй элемент ИЛИ, второй привод и последовательно соединенные делитель частоты, шестой элемент И, третий элемент ИЛИ и второй электронный комму татор, последовательно подключенныетриггер, седьмой элемент И, восьмой элемент И и реверсивный счетчик, а также последовательно соединенные девятый элемент И и блок синхронизации, второй 35 вход которого подключен к входу делителяи выходу генератора импульсов, третий вход - к выходу пятого элемента И, а выход - к второму входу второго электронного комму1754439 Составитель Т.МаркседаюЭр М.БандураТехред М,Моргентал Корректор ти нно-издательский комбинатПатент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Проиэво Заказ 2853 ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская на 64/5