Устройство для управления манипулятором

(19) ( 1) 4(51) С 05 В 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОсудАРственный комитет сссРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 3(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 510362, кл. В 25 Л 9/00, 1976,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3596151/24,кл, С 05 В 11/001983 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯМАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее задатчиксигналов, первый, второй и третийвыходы которого соединены соответственно с первыми входами первого,второго и третьего блоков управления, первый выход первого блокауправления соединен с последовательно соединенными первым усилителеи мощности, первым двигателем,первым редуктором и первым датчикомположения, первый выход второго блока управления соединен с последовательно соединенныии восьмым усилителем мощности, восьмью двигателем,восьмым редуктором и вторым датчиком положения, выход которого соединен с вторым входом второго блокауправления к первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом первого датчика положения и вторым, входом первого блока управления, третий входс выходом третьего датчика положения, а выход - с вторым входомтретьего блока управления, выходкоторого соединен с первыми входамипервого и второго суиматоров, выход первого сумматора соединен с последовательно соединенными пятым усилителем мощности, пятым двигателем, пятым редуктором и третьимдатчиком положения, выход второгосумматора соединен с последовательно соединенными четвертым усилителем мощности, четвертым двигателемк четвертым редуктором, входы последовательно соединенных второгоусилителя мощности, второго двигателя, второго редуктора и последовательно соединенных шестого усилителя мощности, шестого двигателя, шестого редуктора соединены свторым входом первого сумматора,входы последовательно соединенныхтретьего усилителя мощности, третьего.двигателя, третьего редуктора ипоследовательно соединенных седьмого усилителя мощности, седьмогодвигателя, седьмого редуктора соединены с вторым входом второго суиматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения динамическойточности, устройство содержит дваблока перекрестных связей к блоксогласования, первый и второй выходы которого соединены соответственнос вторыми входами первого и второгосумматоров, а первый и второй входыс вторыми выходами первого и второгоблоков управления, выход первогоблока перекрестных связей соединен свторыми входами второго и третьегоусилителей мощности, вторые выходыкоторых соединены соответственно спервым и вторым входами первого блока перекрестных связей, выход второго блока перекрестных связей соединен с вторыми входами шестого иседьмого усилителей мощности, вторые выходы которых соединены саот 1161 91 йветственно с первым и вторым входами второго блока перекрестных связей, Изобретение относится к робота- технике и может быть использовано при создании робототехнических систем различного назначения.Известно устройство управления 5 манипулятором, содержащее задатчик, регистр координаты, регистр адреса, дешиФратар, преобразователи код - фаза, блоки управления, двигатели, датчики положения 1, 1 ОНаиболее близким техническим решением к изобретению является устройства управления манипуляторам, содержащее задатчик сигналов, первый выход которого соединен с первым 15 выходом первого сумматора и с последовательно соединенными первым блоком управлеия у первым усилителем мощности, первым двигателем первым редуктором и первым датчиком поло Ожепия, выход которого соединен с вто:- рым вхадоы первого блока управления и первым входом вычислительного блока, первый выход которого соединен с последовательно соединенными зторыл 5 блокам управления третьим усилителем мощности, третьим двигателем и третьим редуктором, второй вход второго блока управления соединен с выходом первого сумматора второй ЗО вход которого соединен с вторым выходом задатчика сигналов и с последовательно соединенными третьим блоком управления, восьмым усилителем мощности, восьмым двигателем, восьмым редуктором и вторым датчиком положения, выход которого соединен с вторыми входами третьего блокауправления и вычислительногс блока, третий вход которого соединен с выхс дам третьего датчика положения, и второй выход - с последовательно соединенными четвертым блоком управления, вторым сумматором, пятым, усилителем мощности, пятым двигателем, пятым редуктором и третьим датчиком положения, второй вход четвертого блока управления соединен с третьим выходом задатчика сигналов, первый вход третьего сумматора соединен с выходом второго блока управления с последовательно соединенными седьмым усилителем мощности, седьмым редуктором и инвертором, выход которого соединен с последовательно соединенными вторым усилителем мощности, вторым двигателем, вторым редуктором, с последовательно соединенными шестым двигателем, шестым редуктором и с вторым входом второго суллатора, первый вход которого соединен с вторым третьего сумматора, выход которого соединен с последовательно соединенными четвертым усилителем мощности, четвертым двигателем и четвертым редуктором 121.Однако известное устройство характеризуется низкой динамической точностью, поскольку не учитываются различия динамических характеристик систем регулирования выходными координатами манипулятора.Целью изаоретения является повышение динамической точности.Поставленная цель достигается течто в устройство для управления манипулятором, содержащее задатчик сигналов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего блоков управления, первый выход первого блока управления соединен с последовательно соединенными первым усилителем мощности, первым двигателем, первым редуктором и первым датчиком поло" жения, псрвый выход второго блока управления соединен с последовательно соединенными восьмым усилителем мощности, восьмым двигателем, восьмым редуктором и вторым датчиком положения, выход которого соединен с вторым входом второго блока управления и первым входам вычислительного блока, птарсй вход которого соединен с выходом первого датчикаположения и вторым входом первого блока управления, третий вход - с вы ходом третьего датчика положения, а выход - с вторым входом третьего блока управления, выход которого 5 соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход первого сумматора соединен с последовательно соединенными пятым усилителем мощнос ти, пятым двигателем, пятым редукто О ром и, третьим датчиком положения, выход второго сумматора соединен с последовательно соединенными четвертым усилителем мощности, четвертым двигателем и четвертым редуктором, 1 З входы последовательно соединенных второго усилителя мощности, второго двигателя, второго редуктора и последовательно соединенных шестого усилителя мощности, шестого двига теля, шестого редуктора соединены с вторым входом первого сумматора, входы последовательно соединенных третьего усилителя мощности, третьего двигателя, третьего редуктора фф и последовательйо соединенных седьмого усилителя мощности, седьмого двигателя, седьмого редуктора соединены с вторым входом второго сумматора, дополнительно введены два 36 блока перекрестных связей и блок согласования, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго сумматоров, апервый и второй входы- З с вторыми выходами первого и второго блоков управления, выход первого блока перекрестных связей соединен с вторыми входами второго и третьего усилителей мощности, вторые выходы щ которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока перекрестных связей, выход вто рого блока перекрестных связей соединен с вторыми входами шестого и сецьмого усилителей мощности, вторые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока перекрестных связей.На фиг.1 представлена блок-схема 0 устройства управления манипулятором; на фиг.2 - расположение двигателей в ромбическом звене, на фиг.З - блоксхема вычислительного блока, на фиг.4 - блок-схема блока управления. уПри этом приняты следующие обозначения: 9, - угол при вершине ромби ческого звена между осью ординат и осью правого модуля; с - угол при вершине ромбического звена между осью ординат и осью левого модуля; ( " угол "раскрытия" ромбического звена- угол между осями левого и правого модуля;- угол поворота оси вращения выходного органа ромбического звена; ( - угол при основании ромбического звена между осью вращения ромбического звена и осью левого модуля; К,;Ы 8. ;,- требуемые значения геометрических параметров ром" бического звена соответственно.Система управления ромбическимманипулятором которая, согласно иможет быть построена из несколькихромбических звеьнев, состоит иэидентичных устройств управления ромбическими звеньями.Устройство управления манипулятором содержит задатчик 1 сигналов,блоки 2, 3 и 4 управления, блок 5согласования, сумматоры.б и 7, уси"лители 8-15 мощности, блоки 16 и 17перекрестных связей, исполнительныеорганы 18-22, состоящие иэ последовательно соединенных двигателя и редуктора, исполнительные органы 23,24 и 25, состоящие из последовательно соединенных двигателя, редуктораи датчика положения, вычислительныйблок 26, сумматор 27, корректирующеезвено 28, инвертор 29, сумматор 30,регулятор 31 тока, усилитель 32,корректирующее звено 33, сумматор 34,двигатель 35, редуктор 36, датчик 37.положения.Блок управления (фиг.4) содержитсумматор 38, регулятор 39 положения,сумматор 40, регулятор 41 скорости,днфференциатор 42,Вычислительный блок (фиг.3) содержит сумматор 43, масштабный усилитель 44, сумматор 45. Устройство управления работает следующим образом.Так как работа ромбических звеньев, составляющих ромбический манипулятор, идентична друг другу, то работу системы управления поясним на примере работы устройства управления однозвенным ромбическим манинулятором.Углы ф, иоднозначно определяют положение выходного органа (точка А на фиг.2) однозвенного ромбицескога манипулятора в плоскости 101.При одинаковом изменении (, и ( происходит перемещение выходного органа по оси 1 , если изменения , и ( различны, угол раскрытия" = = и - ( постоянен происходит пово 1 Врот выходного органа вокруг точки 01, Если угол "раскрытия"г изменяется, то происходит одновременное перемещение выходного органа по ( и 110Угол 0определяет угол поворота оси вращения выходного органа однозвенного ромбического манипулятора, Датчик 37 положения, расположенныйв исполнительном органе 23, изменяет угол Я, представляющий собой15 сумму двух углов, угла поворотаЧ 1 и половину угла раскрытияВеличина 01 определяется по формуле=ср =Ч --- (1)Вычислительный блок 26 позволяетопределить значение 0по формуле(1).Заданные значения геометрическихпараметрон звена М,; со ипоступа 25ют на входы соответствующих блоковуправления 2, 3 и 4,Система автоматического регулирования по ф, является линейной следящей системой. В блоке 3 управления ЗО(фиг.3) на сумматоре 38 определяетсясигнал ошибки системы (К - ), усиливается в регуляторе 39 положения изатем сравнивается с определяемымдифференциатором 42 сигналом скорости изменения выходного сигнала (,на сумматоре 40. Выходной сигнал сумматора 40К (к,-ср)-, поступаетна пропорционально-интегральный регулятор 41 скорости, вырабатывающийуправляющее воздействие, поступающее на вход усилителя мощности.В усилителе мощности на сумматоре 30определяется сигнал разности междувходным воздействием и. сигналом, пропорциональным току, протекающему через двигатель, Разностный сигнал поступает на регулятор 31 тока, вырабатывающий сигнал управления, усиливаемый усилителем 32, электродвигате- БЕлем 35, расположенным в исполнительном органе.Управпяющее воздействие изменяет угол ( ромбического звена, чтоприводит к изменению положения выход- уного органа ромбического манипулятора.Работа систем автоматического регулирования по Ц) ианалогична вышеописанной. Отличительной особенностью работы системы поавтоматического регулирования являетсято, что исполнительнымэлементом явля ется сопряженная пара двигателей, расположенных в исполнительных органах 22 и 23.Усилия, изменяющие положение манипуляторов, возникают в том случае, когда моменты на выходных валах двигателей, составляющие сопряженную пару, направлены в разные стороны, Это условие обеспечивается за счет подачи на двигатели разнополярных управляющих напряжений (инвертор 29),Для повышения динамических характеристик необходимо, чтобы величины моментов на выходных валах двигателей сопряженной пары были равны друг другу. Реализация этого условия осуществляется за счет перекрестных связей, в котором на сумматоре 34 ,определяется сумма сигналов ошибки 1токовых контуров управления двигателями, входящими в сопряженный узел вращения (выходной сигнал сумматора 30). Затем полученная сумма преобразуется в корректирующем звене 33 и поступает на третий вход сумматора 30, выравнивая значение моментов на выходных валах двигателей.Управляющее воздействие на сопряженные пары двигателей вырабатываются блоком 5 согласования. С выхода сумматора блоков 3 и 4 управления на вход сумматора 27 блока согласования поступают сигналы, пропорциональ- ныеЫЫЬ, ф, и Ч и их производным, Выходной сигнал сумматора 27 определяется как"т="ф 41-гас-(фа Чв)+1 ца,с учетом того, чтос, -Ы=(/,г Чвыражение для Цг примет видг-"к.М ЧтСигнал Ц поступает через корректирующее звено 28 и инвертор 29 на усилители 8-13 мощности, осуществляя управляющее воздействие, обеспечивающее равенство требуемого г, и дей 1ствительного (1 угла раскрытияБлок 5 согласования также компенсирует разли 4 ие динамических характеристик систем автоматического регулирования по ф, и У путем выработки корректирующих воздействий на сопряженные пары двигателей, повышая тем самым динамическую точность всего устройства управления в целом.3 Подпикомитета СССРн открытийская наб., д, 4/5