Устройство управления схватом манипулятора

СО)ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11),д) 4 В 25 .Т 13/00, 15/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт проблем механикиАН СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 888067, кл. В 25 7 13/00, 1981.(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СХВАТОММАНИПУЛЯТОРА(57) Изобретение относится к областиробототехники и может быть примененодля автоматизации производственныхпроцессов. Цель изобретения - повышение точности дозирования усилиясжатия при захватывании различныхобъектов манипулирования за счет выполнения датчика проскальзываниядетали с линейной характеристикойи включения его обмоток по дифференциально-мостовой схеме, вход которойподключен к генератору, а выход через усилитель и демодулятор - кпереключателю режима работы, первыйвыход которого соединен с индикаторным прибором, отградуированным вединицах линейного перемещения штокадатчика проскальзывания, и с формирователем дискретных сигналов, выходкоторого соединен с входом блокауправления, второй выход переключателя подключен к второму входу сумматора, первый вход которого соединен с выходом задатчика минимального уровня усилия сжатия, выходсумматора соединен с первым входомэлемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчикаусилия сжатия, выход элемента сравнения через токовый усилитель соединен с первым входом электропневматического преобразователя, второй входкоторого соединен с выходом воздухораспределителя, а выход преобразователя соединен с входом приводасжатия губок схвата. 6 ил.датчика проскальзывания, усилитель 14, демодулятор 15, переключатель 16 режима работы, индикаторный прибор 17, губки 18 схвата, объект 19 манипулирования, пневматический привод 20 сжатия губок схвата, содержащий возвратные пружины 2 1, поршень 22 и . пневмоцилиндр 23, формирователь 24 дискретных сигналов датчика проскаль. зывания, включающий компаратор 25 с релейным элементом и регулируемый источник 26 опорного напряжения.Функциональная схема блока 10 управления, осуществляющая формирование управляющих команд: с - зажим 45 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании роботизированных комплексов.Целью изобретения является повышение точности дозирования усилия сжатия при захватывании различных объектов манипулирования.На фиг. 1 представлена функцио нальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - выходная характеристика датчика проскальзывания; на фиг. 3 - выходная характеристика датчика усилия сжатия; на фиг. 4 - 15 выходная характеристика электропнев матического преобразователя РГ(1); на фиг. 5 - функциональная схема формирования управляющих сигналов ( р - зажим схвата и (3. враз жим схвата в автоматическом режиме работы); на фиг, 6 - функциональная схема формирования управляющего сигнала на остановку манипулятора в момент выхода штока датчика проскаль.25 зывания в точку В характеристики в ручном режиме работы манипулятора (режим обучения), а также на подъем и опускание манипулятора в автоматическом режиме.На фиг. 1 обозначены датчик 1 усилия сжатия, индуктивный датчик 2 проскальзывания, подвижный шток 3 датчика проскальзывания, регулируемый задатчик 4 минимального уровня усилия сжатия, сумматор 5, блок 6 сравнения, нормирующий преобразователь (токовый усилитель) 7, электропневматический преобразователь 8, воздухораспределитель 9, блок 10 4 О управления, привод 1 1 вертикального перемещения схвата, генератор 12 переменного сигнала, дифференциально- мостовая схема 13 включения обмоток схвата и- разжим схвата, - которые служат для управления воздухораспределителем 9, содержит програм.моноситель 27, фотосчитывающее устройство 28 дешифратор 29 командна манипулятор, блок 30 команд манипулятора, включающий транзисторньнключи 31 и 32 и исполнительные реле33-35,Точке А (фиг. 2) на выходной характеристике. датчика проскальзываниясоответствует опущенное положениештока индуктивного датчика проскальзывания, а точке В - поднятое положение в момент остановки привода 11при опускании на объект 19 манипулирования. для его захвата,Устройство работает следующимобразом.Предусмотрено два режима: ручнойрежим обучения манипулятора и автоматический.В ручном режиме работы блока 10управления производят запись програм.мы на программоноситель, а в блокпамяти - запись информации о положении схвата манипулятора для каждойкоординаты привода манипулятора спомощью пульта ручного обучения(ПРО) 36. В программоноситель включают также команды на манипулятор:бс - зажим схвата и- разжим схвата(сброс). На фиг. 5 показано прохождение этих команд в автоматическомрежиме работы манипулятора.Согласно приведенной на фиг. 6функциональной схеме, команды в режи.ме обучения промышленного робота(ПР) на подъем, опускание и остановманипулятора для привода вертикального перемещения задаются с пультаручного обучения (ПРО) 36 при включении тумблера Б (фиг. 6), Сигналположительной или отрицательной полярности подается на тиристорныйреверсивный преобразователь ЭПТ 37,который управляет двигателем 38 постоянного тока. Выходной сигнал регулируется переменным сопротивлениемКЗ, расположенным на ПРО, Записьточки позиционирования привода 11вертикального перемещения производится задатчиками положения П 1-ПЗ,которые входят в блок 10 управленияи включаются при записи точки позиционирования в мостовую измерительную схему с датчиком положения Дп,механически связанным с приводомданной координаты. Диагональ изменрительного моста при записи подключается к микроамперметру 39, и вращением ползунка одного из задатчиков, подключенного к диагонали моста, устанавливают "0" на микроамперметре, тем самым записывая отклонение манипулятора по координате вертикального перемещения, т.е. уровень сигнала + Ь П, который должен отработать привод при работе в автоматическом режиме. Таким же способом записываются и другие точки позиционирования по остальным координатам манипулятора.На фиг. 6 показано подключение выходного дискретного сигнала с формирователя 24 команд к блоку 10 управления. Нормально замкнутый контакт с выхода релейного элемента (фиг. 1) подключается к пульту 36 ручного обучения для формирования команды на остановку двигателя 38 в момент выхода штока 3 датчика проскальзывания в точку В характеристики в режиме ручного управления манипулятором. Момент срабатывания формирователя 24 дискретных сигналов соответствующий выходу штока датчика проскальзывания в точку В характеристики (см. Фиг. 2), устанавливается с помощью регулируемого источника 26 опорного напряжения, а дополнительный визуальный контроль момента срабатывания, соответствующий этой точке, осуществляется с помощью индикаторного прибора 17, отградуированного в единицах линейного перемещения штока датчика проскальзывания. Таким образом, для записи в блок памяти блока 10 управления точки позиционирования привода 11, соответствующей моменту выхода штока Э датчика проскальзывания 2 в точку В (см. Фиг, 2), необходимо перевести блок 10 управления в ручной режим (см. Фиг, 6), поставить переключатель 16 режима работы в положение "1" (фиг. 1), установить момент срабатывания формирователя 24 дискретных сигналов, соответствующий точке В характеристики, затем с помощью пульта ручного обучения 36 (фиг. 6) произвести остановку схвата манипулятора при опускании его на объект 19 манипулирования с целью захвата его в точке В характеристики датчика проскальзывания, Затем за 30 вода1 После записи всех точек позиционирования схвата манипулятора в режиме обучения промышленного робота в блок памяти блока 10 управления и проверки запис.анной программы, блок 10 управления переводится в автоматический режим и устройство управления схватом манипулятора вместе с системой программного управления промышленным роботом работает в автоматическом режиме. При этом переключатель 16 режима работы ставится в положение "2" (фиг. 1). Схват с разведенными губками 18 опускается к объему 19 манипулирования так, что последний оказывается между губками. При соприкосновении штока 3 датчика 2 проскальзывания с объектом 19 манипулирования он начинает подниматься и согласно приведенной характеристике на фиг. 2 выходит в точку В, при этом блок 10 управления дает команду приводу 11 вертикального перемещения схвата на остановку. Допустимое отклонение остановки схвата манипулятора в точке В определяется погрешностью позиционирования манипулятора, Точка В выбирается в отрицательной области ха 35 40 45 50 55 5 10 15 20 25 писать это положение по вышеизложенной методике с помощью одного иззадатчиков положения П 1-ПЗ. Приработе в автоматическом режиме согласно записанной программе на программоноситель 27 в режиме обученияпривод 11 отрабатывает управляющиесигналы, записанные на потенциометграх П 1-ПЗ, т,е, манипулятор останавливается в момент выхода штока датчика проскальзывания в точку В,затем после первичного сжатия объекта манипулирования поднимается (нафиг. 6 показано прохождение этихкоманд в автоматическом режиме) . Спрограммоносителя 27 эти команды счи.тываются фотосчитывающими устройствами 28. После считывания эти команды проходят на дешифратор 29,затем включаются транзисторные усилительные ключи УК 1-УКЗ, которыевключают исполнительные реле Р 1-РЗ.Исполнительные реле Р 1-РЗ подключаютнеобходимые задатчики П 1-ПЗ длявыработки управляющего воздействия+ дП на усилитель-формирователь УФ 1,который необходим для формированиясоответствующей характеристики при 133725045 рактеристики датчика проскальзывания с учетом допустимой погрешности позиционирования манипулятора, т,е.В = + Ь, где Ь - погрешность пози 5 ционирования манипулятора (фиг, 2).После остановки схвата манипулятора в точке В согласно ранее записанной программе блок 10 управления подает команду й (зажим схвата) (фиг. 1 и 5) на включение воздухораспределителя 9. После включения воздухораспределителя 9 воздух через электро- пневматический преобразователь (ЭПП) 8 подается в пневмоцилиндр схвата 23, 1 В в результате чего происходит сжатие губок 18, После соприкосновения губок схвата с объектом 19 манипулирования датчик 1 усилия сжатия, расположенный на внутренней поверхности губки, подает сигнал в блок б сравнения согласно приведенной характеристике (см. фиг, 3), где он сравнивается с сигналом задания Б уровень которого определяет минимальный уро Б вень дозированного усилия сжатия для захватываемого предмета. Этот сигнал поступает от регулируемого задат чика 4 минимального уровня усилия .сжатия и определяется точкой П 30 (см. фиг. 3). Разбаланс напряжений Б, - Б-, = ЬУ подается на входнормирующего преобразователя 7, который преобразует входной сигнал напряжения в унифицированный токовый сигнал 0-5 мА и подает его на пер-вый вход ЭПП 8. В результате подача воздуха в пневмоцилиндр 23 в процессе сжатия предмета снижается доуровня, соответствующего давлению 40 Р, (см. фиг. 4), которое необходимо, чтобы усилие сжатия соответствовало заданному минимальному Пт.е.ЭПП 8 дозирует подачу сжатого воздуха в пневмоцилиндр 23 в соответствии с заданным минимальным уровнем.После отработки заданного минимального усилия сжатия блок управления согласно записанной программе Во дает команду приводу 11 схвата на подъем предмета, В процессе выполнения этой команды при нецостаточности сжимающего усилия захватыва. емый объект остается на месте или в процессе подъема схвата начинает проскальзывать в губках 18. Чувствительность датчика проскальзывания, включенного по дифференциально-мостовой схеме 13, позволяет измерять перемещенне детали в микронах. Следовательно, шток 3 начинает опускаться в соответствии с фиг. 2 из точки В к точке А, и при наличии проскальзывания на выходе датчика (см. фиг. 1) появляется напряжение положительной полярности + дО, соот. ветствующее его характеристике, т.е. датчик проскальзывания реализует следующий алгоритм работы:Рьр Р, О, то С 0 где Р - вес захватываемого предвесмета;Р, - сила сжатия, установленная задатчиком 4 минимального уровня.Сигнал ьУ, поступает на вход сумматора 5, где, суммируясь с напря жением О дО+О : Ц ) , увеличивает его и тем самым автоматически и плавно повышает дополнительную дозировку сжимающего усилия губок 18 додавления в пневмоцилиндре Р (см.фиг. 3 и 4). Вследствие того, чтодатчик проскальзывания имеет линейную характеристику, дополнительнаядозировка сжимающего усилия идетплавно, т.е. повышается точность отработки сжимающего усилия. При достаточном для захватывания усилии впроцессе подъема деталь начинаетподниматься вместе со схватом и шток3 датчика проскальзывания перестаетперемещаться, прекращая увеличиватьсигнал дозирования сжимающего усилияДеталь захвачена. После ввода программы в программоноситель 27 в автоматическом режиме блока 10 управления команды считываются фотосчитывающим устройством 28, затем дешифруются дешифратором 29 После прохождения команды с 6 (зажим схвата) согласно приведенной на фиг5 схеме через транзисторный ключ 31 включается исполнительное реле 30 (ИР), которое подает управляющий сигнал на включение воздухораспределителя 9, при этом происходит подача сжатого воздуха через электропневматический преобразователь 8 в рабочую полость пневмоцилиндра 23, а разжим - после сброса давления в этой полости под действием пружин 21, установленных в этой полости (см. фиг5). Управляющий сигнал на разжим схвата (сброс) вы рабатывается после считывания с7 13программоносителя 27 фотосчитывающим устройством 28, и после срабатывания логического элемента И-НЕчерез ключ 32 (фиг. 5) включаетсяисполнительное реле 35 (ИР),которое отключает реле 34 (ИР),в результате воздухораспределитель 9переключает магистраль подачи сжатого воздуха,Формула изобретенияУстройство управления схватом манипулятора, содержащее привод сжатия губок схвата, блок сравнения, генератор переменного сигнала, по крайней мере один датчик усилия сжатия, установленный на губке схвата, блок управления, связанный с приводом вертикального перемещения схвата, последовательно соединенные датчик проскальзывания и усилитель, причем датчик проскальзывания выполнен.индуктивным с подвижным штоком и двумя неподвижными обмотками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности дозирования усилия сжатия при захватывании различных объектов манипули 37250 ронания, датчик проскальзывания выполнен с линейной характеристикой,а его обмотки включены по дифференциально-мостовой схеме вход которойУподключен к генератору переменногосигнала, выход усилителя через демодулятор подключен к индикаторномуприбору и к переключателю режима 1 О работы, первый выход которого соединен с формирователем дискретных сигналов, выход которого в свою очередьсоединен с входом блока управления,а второй выход переключателя ре жима работы подключен к первому сумматору, второй вход которого соединенс задатчиком минимального уровняусилия сжатия, при этом выход сумматора соединен с первым входом блока 2 О сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика усилия сжатия, а выход блока сравнения черезпоследовательно соединенные токовыйусилитель и электропневматический 25 преобразователь подключен к приводусжатия губок схвата, причем второйвыход, блока управления через воздухораспределитель соединен с вторымвходом электропневматического преЗо образователя.1337250Фир ЯСоставитель С, Бугров Редактор Л. Веселовская Техред М.Дидык Корректор Е, Рошко Заказ 4083/15 Тираж 951 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4