Устройство для управления сборочным роботом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) В а 05 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЗОБРЕТЕНИЯ САН ЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ ов,ический УстройсЛ., "МашиСтво ССС 1978(54(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СБОРОЧНЫМ РОБОТОМр содержащее блок задания программы и по каждой регулируемой координате Х , 1 и 2, последовательно соединенные сумматор, регистр и цифро-аналоговый преобразо ватель, ключ, усилитель и двигател связанный через редуктор с датчикомоположения, подключенный выходом к первому входу сумматора, вторые вхо ды каждого из которых соединены с соответствующим выходом блока задания программы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные коммутатор, логический блок и блок переключения координат, а также по каж.; ь,(21) 3517188/18-24(прототип). дой регулируемой координате Хи 2 - датчик тока, вход которогоподключен к выходу усилителя, а выход к второму входу усилителя, второй вход блока переключения координат соединен с выходом датчика тока координаты 2 и с вторым входомлогического блока, первый выход -с вторым входом ключа координаты Еи с третьим входом логического блока, а второй третий выходы - соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий и четвертыйвходы которого подключены к второмуи третьему выходам логического блока соответственно, пятый и шестойвходы - к выходам цифро-аналоговыхпреобразователей координат Х и Усоответственно, седьмой и восьмойвходы - к выходу датчиков токакоординат Х и У соответственно,второй и третий выходы - к вторымвходамключей координат Х и Х соответственно, четвертый и пятыйвыходы в .третьим входам усилителейкоординат Х и 1 соответствеино, ашестой выход - к четвертому входу ло гического блока, соединенного пятымвходом с выходом цифро-аналоговогопреобразователя координаты 1 , ачетвертым выходом - с вторым входомцифро-аналоговых преобраэователеякоординат Х и 1Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано присоздании промышленных роботов, осуществляющих сборку деталей типа налвтулка,Известно устройство для управлеЙия сборочным роботом, содержащееблок задания программы, блок сравнения, приводы и датчики обратнойсвязи 11 .Устройство имеет низкую производительность,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее блок задания программы и по каждой рег;лируемой коор динате М, У и Е последовательносоединенные сумматор, регистр, цифро-аналоговый преобразователь, ключ,усилитель и двигатель, связанный через редуктор с датчиком положения, 20выходом подключенного к первому входу сумматора, вторые входы каждогоиэ которых соединены с соответствующим выходом блока задания программы 2 , 25Недостатком этого устройства является низкая надежность процессасборки деталей типа вал - отверстиепри отклонении осей сопрягаемых деталей от расчетных значений, чтообусловлено нежесткостью конструкции промышленного робота люфтами иупругостью механических передач,расположением датчиков на механизмах приводов перемещения, а не насхвате, а также неточностью базирования неподвижной детали и разбросомна изготовление отверстия относительно базовОй поверхности.Целью изобретения является повышение точности устройства. 30 Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные коммутатор, логический блок и блок переключе ния координат, а также по каждой регулируемой координате М, ( и 2 дат. чик тока, вход которого подключен, к выходу усилителя,а выход - к второму входу усилителя, второй вход блока переключения координат соединен с выходом датчика тока координаты Е и вторым входом логического блока, первый выход - с вторым входом ключа координаты Е и с третьим входом логического блока, а второй и третий выходы - соответственно с первым и вторым входами коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены к второму и третьему выходам логического блока соответст венно, пятый и шестой входы - к выходам цифро-аналогоных преобразо вателей координат Х и 1 соответственно, седьмой и восьмой входы - к, выходу датчиков тока координат Х и 1 65 соответственно, второй и третий выходы - к вторым входам ключей координат Х и 1 соответственно, четвертый и пятый выходы - к третьим входам усилителей координат Х и 1 соответственно, а шестой выход к четвертому входу логического блока, соединенного пятым входом с выходом цифро-аналогоного преобразователякоординаты Е ,:а четвертым выходом - с вторым входом цифро-аналоговых преобраэонатепей координат Х и УНа Фиг. 1 представлена функциональная схема устройстваф на фиг. 2- блок-схема блока переключения координат; на Фиг. 3 - блок-схема логического блока, на Фиг, 4 - блоксхема коммутатора.Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 задания программы., приводы 2, 3 и 4 координат Х,и 2 соответственно, схват 5, сумматоры 5, регистры 7 цифро-аналоговые преобраэователй 8, ключи 9, усилители 10, двигатели 11, датчики.12, тока, редукторы 13, датчики 14 положения, блок 15 переключения координат, логический блок 16, коммутатор 17, собираемые детали 18 и 19,Блок переключения координат (фиг, 2) содержит первый пороговый элемент 20, первый и второй триггеры 21 и 22 соответственно, первый и второй элемент И 23 и 24 соотнетственно.Логический блок (фиг. 3) содержит нторой, третий, четвертый и пятый пороговые элементы 25-28 соответственно; третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И 2933 соответственноф третий, четвертый и пятый триггеры 34-36, источник 37 напряжения, второй, третий и четвертый ключи 38-40 соответственно, первый элемент ИЛИ 41. Коммутатор (фиг, 4) пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатыйключи 41-48 соответственно, второйи третий элементы ИЛИ 49 и 50 соот 1ветственно,Устройство работаетследующим образом.В блоке 1 задания программы формируются сигналы задания по координатам Х и У центра втулки детали 19, расположенной на неподвижном основании, Приводы 3 и 4 отрабатывают заданные величины перемещений, Далее в блоке 1 задается перемещение по оси Е приводу 2 на величину гарантированного для сборки деталей 18 и 19 перемещения. Это значение вводится н сумматор 6 привода 2, и начинается его отработка.В случае, если фактические отклоне5 30 15 20 25 30 ния горизонтальных осей сопрягаемых дателей меньше величины гарантированного зазора, то детали собираются в результате поступательногоперемещения детали 18, сообщаемогоей посредством привода 2. Если отклонение осей сопрягаемых деталейпревышает величину гарантированногозазора, что обусловлено неточностьюбазирования детали 19, неточностьювывода детали 18, так как датчикиперемещения расположены не на схвате робота, нежесткостью конструкцииробота и другими факторами, то сборка не произойдет,В этом случае приводы 2-4 управ-ляются блоками 15-17 и работают поочередно, в следующей последовательности: привод 2 координаты контактадеталей 18 и 19, привод 3 координаты Х (или привод 4 координаты 7);привод 2, привод 4.координаты у илитривод 3 координаты Х) . Привод 2координаты Е при перемещении при-.вода 2 и контакте деталей 18 и 19в зоне фаски фаска всегда превышает максимально возможное присборке отклонение осей сопрягаемых деталей) срабатывает блок 15переключения координатОн размыкает ключ 9 в цепи ошибки привода 2и дает расрешение на работу блока 16 для управления перемещениямиприводов 3 и 4 координат Х и 1 икоммутатора 17 следующим образом.Когда происходит останов привода 2при несобираемости деталей 18 и 19,возрастает ток якоря двигателя 11привода 2, на выходе пороговогоэлемента 20 формируется "1", и срабатывает триггер 21, устанавливаясьв единичное состояние. В результатеразмыкается ключ 9 привода 2, подается сигнал разрешения на работублока 16 за счет подачи сигнала навходы его триггеров 35 и 36,и изменяет свое состояние триггер 22. управления коммутатором 17. В зависимости от состояния триггера 22коммутатор 17 подключает к блоку 16блоки 8-12 привода 3 или 4 координаты Х или У . Разрешение на привод .3 подается с прямого выходатриггера 22 через элемент И 23,а разрешение на привод 4 с инверсногочерез элемент И 24, причем сигнална коммутатор подается только приустановке .триггера 21 начала работыв единичное состояние за счет егосвязи с элементами И 23 и 24. Пустьисходное положение деталей 18 и 19таково, что после останова привода 2 дается разрешение на работупривода 3 координаты Х Блок 16 управляет поочередно приводами 3 и 4 в указанной последовательности, обеспечивая совмеще 35 40 45 50 55 60 65 ние осей сопрягаемых деталей 18 и 19. Для этого разлыкается ключ 9 в канале ошибки, и через коммутатор 17 на вход усилителя 10 подается напряжение. Тем самым привод размыкается по положению.и работает в режиме регуЛятора скорости, перемещая вал в.направлении свободного хода в зоне фаски втулки детали 19. Так как по окончании вывода вала детали 18 на позицию сборки приводами 3 и 4 ошибки приводов равны нулю, то в результате его перемещения приводом 3 до другого крайнего положения код ошибки на выходе сумматора 6 и регистра 7 соответствует величине этого перемещения. Затем по сигналу блока 16 разрядная сетка цифро-аналогового преобразователя 8 подключается к регистру 7 со сдвигом на один разряд вправо, Тем самым считываемая с регистра 7 величина перемещения делится на два, т.е. на выходе преобразователя 8 сигнал пропорционален половине величины перемещения, А это соответствует фактическому отклонению осей у сопрягаемых деталей. Далее замыкается ключ 9, привод 3 переводится в следящий режим и отрабатывает ошибку, совмещая оси У деталей.Блок 16 работает следующим образом.1 При несобираемасти деталей в результате перемещения привода 2 оси Х произойдет его останов, При этом . приводом 2 не отрабатывается заданная величина перемещения, следовательно ошибка больше статической и возрастает ток якоря двигателя 11. В. результате на выходах пороговых элементов 25 и 26 формируется единичное состояние, на выходе элемента И 24 формируется "1", которая в свою очередь устанавливает триггер 34 управления цифро-аналоговыми преобразователями 8 в единичное сОстояние, Он подключает разрядную сетку цифро-аналоговых преобразователей 8 к регистру 7 со сдвигом на один разряд вправо. Следует отметить, что такое подключение преобразователей 8 и регистра 7 приводов 3 и 4 сохраняется до окончания процесса сборки. По окончании сборки, т.е при .отработке гарантированной для сборки величины перемещения приводом 2, разжимается привод схвата 5, ошибка привода 2 становится меньше статической, и усилие привода 2 не превышает дбпустимого. При этом на выходе элемента И 30 формируется ",1"; устанавливающая тригер 34 в нулевое состояние, Управляющий сигнал снимается с преобразо. вателей 8, их разрядные сетки подключаются к соответствующим разря 1075233510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дам регистров 7. По сигналу с триггера 21 начала работы блока 16 устанавливаются в единичное состояние его триггеры 35- 36. Триггер 35 управляет ключом 9 приводов 3 и 4, а триггер 36 организует подачу разнополярногого напряжения на вход уси. лителей 10 приводов 3 и 4.от источника 37 напряжения. При установке триггера 36 в единичное состояние на вход усилителя 10 подается положительное напряжение через элементы 38, 40 и 41 и коммутатор 17.Привод 3 перемещает деталь 18 вправо. При контакте деталей возрастает ток якоря двигателя 11, и на выходе элемента И 27 формируется "1" и подается на один вход элемента И 31. В результате перемещения и так как привод 3 разомкнут по положению, то величина ошибки на выходе преобразователя 8 больше статической и пропорциональна половине перемещения, т.е. на второй вход элемента И 31 тоже подается "1". При этом триггер 35 устанавливается в нулевое состояние, что вызывает замыкание ключа 9 и снятие положительного напряжения с входа усилителя 10. Привод 3 переводится в следящий режим и.отрабатывает половину перемещения вала детали 18 от одного до другого крайнего положения. В результате совмещаются оси 1 сопрягаемых деталей. В исходном для работы положении привода 3 коорди наты Х возможны два варианта расположения вертикальной оси деталий 18 в горизонтальной плоскости детали 19: в левой или правой полу- плоскостиРассмотрим работу блока 16 в случае расположения детали 18 в правой полуплоскости, При срабатывании триггеров 35 и 36 на вход усилителя 10 подается положительное напряжение. Однако в этом случае перемещения вправо детали 18 не произойдет, При возрастании тока в цепи якоря двигателя 11 на прямом входе элемента И 32 будет единичное состояние, На инверсном входе элемента И 32 нулевое состояние, так как ошибка не изменилась (не возросла) . При этом на выходе элемента И 32формируется единичное состояние, вызывающее изменение состояния триггера 36На еход усилителя 10 подается отрицательное напряжение черезключи 39, 41 и 40 и коммутатор 17.В результате привод реверсируется.Далее блок 16 работает известнымобразом.По окончании отработки величины ошибки, находящейся в цифро-аналоговом преобразователе 8, на выходе элемента И 33 формируется единичное состояние, которое устанавливает триггер 21 начало конца работы блока 15 в нулевое состояниеРабота блока 16 по управлению приводом 3 окончена. При этом снимается разрешающий сигнал с элементов И 23и 24 на работу приводов 3 и 4, и замыкаются ключ 9 и цепи канала ошибки привода 2 по оси Е . Привод оси сообщает перемещение детали 18 на величину гарантированного для сборки перемещения, заданную блоком 1. Если сборка не произошла, то при контакте деталей перемещение по координате прекращается, возрастает ток в цепи якоря двигателя 11 привода 2. Блок 15, блок 16 и коммутатор 17 переключается на управление приводом 4, На входе триг. гера 21 появляется единичное состояние, что в свою очередь изменяет состояние триггера 22. Если в его предыдущем состоянии давалось разрешение на управление приводом 3, то сейчас - на управление приводом 4, Управление им осуществляется аналогично управлению приводом 3. Таким образом, триггер 22 после первого цикла работы по координате 3 подключает сначала .привод 3 и 4, а после второго цикла работы по координате - привод 4 или привод 3, что определяется количеством циклов работы приводов 2-4 при сборке предыдущей пары деталей 18 и 19, а следователь- но состоянием триггера 22, По окончании работы привода 4 совмещаются оси сопрягаемых деталей 18 и 19 Блок 15 дает разрешение на работу привода 2 координаты Е . Когда величина перемещения привода 2 равна заданной, то дается команда приводу схвата 5 на разжатие. Сборка закончена.Применение изобретения за счет компенсации погрешностей исполнительного органа робота и установки сопрягаемых деталей повышает точность устройства.1075233 аказ 496/41 Тираж 842 Подписн ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4