Устройство для циклового программного управления манипуляторами

(71) Специальное конструктнологическое бюро Институтаческой механики АН УССР(56) Белянин П.Н. ПромьппленМашиностроение,1975 Е.И. и др. Системы управьппленными роботами и маниЛ. 1980, с. 108-125. УСТРОИСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОГОАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРАМИ содержащее панель управления, запоминающее устройство, блок согласования, блок управления, состоящий из последовательно соединенных многовходового элемента И, счетчика, дешифратора, а также генератора импульсов, триггера и компаратора, выходы которых соединены с входами элемента И, при этом другие входы элемента И связаны с внешним оборудованием, входы триггера и установочный вход счетчика соединены с пусковым выходом панели управления, одни входы компаратора соединены с информационным выходом запоминающего устройства, а другие - с сигнальным выходом . блока согласования, входы которого соединены с датчиками манипулятора и технологического оборудования, при этом выходы дешифратора соединены с программным адресным входом запоминающего устройства, а также блок усилителей, выходы которого соединены с приводами манипулятора и технологического оборудования, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены коммутатор и блок оперативного прерывания, состоящий из элементов 2 И-НЕ, триггеров, многовходового элемента И-НЕ, инвертора и элементов 2 ИИИЛИ-НЕ, при этом выходы элементов 2 И-НЕ подключены к первым установочным входам триггеров, вторые установочные входы которых объединены, первые выходы соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с инвертором и с первыми вхоцами элементов 2 ИИ-ИЛИ-НЕ, выход инвертора соединен с вторыми входами элементов 2 ИИ-ИЛИ-НЕ, выходы кото- Срых соединены с входами блока усилцтелей, третьи входы элементов 2 ИИИЛИ-НЕ соединены с выходом аварийного слова запоминающего устройства, четвертые входы элементов 2 ИИ-ИЛИНЕ соединены с командным выходом запоминающего устроиства, вторые выходы триггеров соединены с аварийнымадресным входом запоминающего устройства, объединенные установочные входы триггеров соединены с установочным выходом панели управления, первые входы элементов 2 И-НЕ соединеныс выходом состояний блока согласований, вторые входы элементов 2 И-НЕсоединены с информационным аварийнымвыходом запоминающего устройства,выход инвертора соединен также с одним из входов элемента И блока управления и выход элемента И-НГ соединен аварииным входом коммутатора, вхц176303 также выход соединены с нием. запуска коммутатора соединен с ньгходом запуска панели управления,пусковой, остдновочный выходы, а Изобретение относится к робототехнике, конкретно к устройствам управления промышленными роботами.Цель изобретения - расширение области применения устройства. 5На фиг,1 представлена блок-схемаустройства; на Фиг.2 - Функциональнаясхема блока оперативного прерывания;на Фиг.3 - Функциональная схема блокауправления; нд Фиг.4 в однаиз возможных схем коммутатора.Устройстно содержит блок 1 управления, блок 2 усилителей, запоминающееустройства 3, панель 4 управления,блок 5 согласования с датчиками макк пулятора и технологического оборудования, блок б оперативного прерывания,коммутатор 7.Вьгходы блока 2 усилителей цепью 8соединяются. с приводами манипулятора 30и командными цепями технологическогооборудования, а входы цепью 9 - с командными выходами блока 6 апердтивггсго прерьгвдния,Адресный выход блока б цепью О 25соединен с аварийным адресным нходомзапоминающего устройсднд 3, блакиравочный выход цепью 11 - с блокирвочным входом блока 1 управления, аварийный выход цепью 12 - с аварийным нходом коммутатораУстановочный нхад блока б цепью 13соединен с устаковочшям выходом пакели 4 управления, вход состоянийЦЕПЬЮ 14 - С ВЫХОдаМИ СОСтсяНИй бЛсгка 5 согласования, инФормационный аварийный вход цепью 15 - с икФормдциакным авдрггегггггьг выходом запоминающегоустраЙсггд 3, вход дндрийнага словацепью 16 - с вьгхадом аварийное а слов; 40запоминающего устройстгед 3, командныйвход цепью 17 - с командным выходомзапоминающего устройства 3,ИнФормдцианный выход здпамиггдк 5 щеГа уетрайетна 3 ЦЕПЬЮ 18 Сс 5 ЕдИКЕК СинФормдциогпгым входам блока 1 упрдвлекия, а прс 5 грзмьгггг,гйг ддресггьгй гехад запуска коммутаторзвнешним аборудоназапоминающего устройства 3 цепью 19 - с адресным вьгхадом блока 1 управления.Пусковой вход блока 1 управления соединен цепью 20 с пусковым выходом панели 4 управления, сигнальный вход цепью 21 - с сигнальным выходом блока 5 согласования. Контральньгй вход блока 1 соединен цепью 22 с технологическим оборудованием, и блок получает по нему сигналы о готовности оборудования к работе,Входы блока 5 согласования соеди- нены цепью 23 с датчиками манипулятора и технологического оборудования.Вход запуска коммутатора 7 соединен цепью 24 с выходом запуска панели 4 управления. Пусковой выход коммутатора 7 цепью 25 соединен с коммутационными пеггями технологического оборудования, осуществляющими ега включение; останоначный выход цепью 26 - с коммутационными цепями технологического оборудования, осуществляющими его отключение; выход запуска цепью 27 - с коммутационными элементами других аналогичных устройств управления роботами при работе их в едином робототехническам комплексе.Блок 6 оперативного прерывания содержит 1-рдзрядньгй регистр 27, выполненный кд триггерах 28, группу 29, садерждщую И логических элементов 30 2 И-Ш группу 31, содержащую 1 этгементов 32 2 ИИ-ИЛИ-НЕ, логический элемент 33 И И-НЕ и инвертор 34. Число И определяется максимально возможным числом технологического оборудования, с которым рдботает данное устройства уггрдвлеггегег8-входы триггеров 28 регистра 27 соединены с выходами логических элементов 30 группы 29. Е-входьг триггеров 28 соединены вместе и образуют устдковс 1 чгггггг вход блока 6 оператив- НОГО ГГРе 5 ЫПДГГИЯ, СаЕДЕЕПЕШЕЫй С ЦЕПЬЮ1176303 4работать и какие команды должно выполнять технологическое оборудование,Выход инвертора 34 образует блокировочнь; выход блока 6 и соединен сцепью 1, по которой на блок 1 управления эступает при возникновенииаварийной ситуации сигнал, запрещающий дальнейшее выполнение программыработы устройством управления, Выход1 О логического элемента 33 также образует аварийный выход блока 6 и соединен с цепью 12, по которой на коммутатор 7 поступает сигнал на аварийноеотключение соответствующего техноло 15 гического оборудования,Блок управления (фиг,3) содержитдешифратор 35, счетчик 36, логическиймноговходовый элемент И 37, генератор 38 импульсов, триггер 39, компа 20 ратор 40, выполненный, например, наэлементах ИСКЛЮЧАОЩЕЕ ИЛИ.Выходы дешифратора 35 образуют адруный выход блока 1 управления исоединены с цепью 19, по которой назапоминающее устройство 3 поступаетадрес программного командного слова.Входы дешифратора 35 соединены свыходами счетчика 36.Информационный вход блока 1 обра 30 зован первыми входами компаратора 40,которые соединены с цепью 18.По цепи 18 иэ запоминающего устройства 3 на блок 1 управления приходит информация, которую необходимо проконтролировать для переходана следующий шаг программы.Вторые входы компаратора 40 образуют сигнальный вход блока 1 и соединеньг с цепью 21, по которой через40 согласующий блок 5 приходит информация о состоянии манипулятора и технологического оборудования. Входы триггера 39 и вход "Сброс" счетчика 36образуют пусковой вход блока 1 и со 45 единены с цепью 20, по которой наблок 1 управления приходят с панели4 управления сигналы на останов изапуск программы. 13, Последняя служит для установкитриггеров 28 в исходное состояние спанели 4 управления. Ц-выходы триггеров 28 образуют адресный выходблока 6 и соединены с цепью 10,Код выставленный на этом адресномвыходе по цепи 10, поступает в запоминающее устройство 3 и вызывает изнего аварийные слова, определяющиеаварийные конфигурации манипулятораи аварийную реакцию технологическогооборудования,Первые входы элементов 30 группы29 образуют вход состояний блока 6и соединены с цепью 14, по которойв блок 6 оперативного прерываниячерез блок 5 согласования поступаетинформация о состоянии технологического оборудования, т.е. оборудованиенаходится в исходном состоянии илив рабочем цикле. Вторые входы элементов 30 образуют информационный входблока 6 и соединены с цепью 15, покоторой из запоминающего устройства3 приходит в блок 6 информация о возможности возникновения аварийной ситуации при взаимодействии манипулятора и технологического оборудования.Информация содержится в специальныхразрядах выполняемого в данный момент робототехническим комплексом командного слова. 11-выходы триггеров 28регистра 27 соединены с соответствующими входами логического элемента33 И И-НЕ. Выход элемента 33 соединенс входом инвертора 34 и с одним извходов элементов 32 группы 31, Выходинвертора 34 соединен с вторыми входами элементов 32, третьи входы которых образуют в блоке 6 вход аварийного слова и соединены с цепью 16Поцепи 16 из запоминающего устройства 3приходит в блок 6 аварийное слово,определяющее аварийную конфигурациюманипулятора и. аварийную реакцию технологического оборудования. Четвертыевходы элементов 32 образуют в блоке 6вход командного слова и соединены сцепью 17, по которой в блок 6 из запоминающего устройства 3 поступает 50командное слово, задающее работу приводов манипулятора и технологическогооборудования. Выходы элементов 32группы 31 образуют командный выходблока 6 и соединены с цепью 9, по ко-ъ 5торой на блок 2 усилителей поступаетинформация о том, какие приводы манипуляторов должны в настоящий момент Выходы триггера 39 и компаратора 40 соединены с входами элемента 37. Часть входов элемента 37 образуют контрольный вход блока 1 и соединены с цепью 22, Один из входов элемента 37 образует блокировочный вход блока 1 и соединен с цепью 11. Один из входов элемента 37 соединен также с генератором 38 импульсов.Коммутатор 7 содержит группу 4ключей, выполненных по стандартнойсхеме на транзисторах 42 в количестве равном Р, где Р - соответствуетчислу единиц технологического оборудования, которое необходимо отключать при возникновении аварийной ситуации.В коллекторных цепят транзисторов42 включены обмотки реле 43, которыеконтактами 44 отключают технологическое оборудование,В базовых цепях транзисторов 42стоят базовые резис.торы 45, вторыеконцы которых образуют аварийный входкоммутатора 7 и соединены с цепью 2,Имеются группы 46 и 47 коммутационных элементов 48 и 49, служащие дляручного включения и отключения техно -логического оборудования.Выходы элементов 48 группы 46 образуют пусковой выход коммутатора 7и соединены с цепью 25, а выходы элементов 49 группы 47 образуют остановочный выход коммутатора 7 и соединены с цепью 26, Вторая группа 50ключей также выполнена по стандартной схеме на транзисторах 51 в количестве Е, где Е соответствует числукоманд, необходимому для передачи надругой аналогичный пульт управлениявторого манипулятора, если он естьв составе робототехнического комплекса.В коллекторных цепях транзисторов 51 включены обмотки реле 52. Б базовых цепях транзисторов 51 стоят базовые резисторы 53, вторые концы которых образуют вход запуска коммутатора 7 и соединены с цепью 24, Последняя соединяет ключи группы 50 с органами управления на панели 4 управления.Данная группа команд производит дублирование команд, поступающих с панели 4 управления на устройство управления, например, команд Пуск" вСтоп" и т,д., и передает их на другое аналогичное устройство управления для возможности осуществления управления робототехническим комплексом, в составе которого два устроиства управления (с любого из них).Контакты 54 объединены в контактную группу 55, а их выходы образуют выход запуска коммутатора 7 и соединены с цепью 27, по которой проходят5 1 О 15 20 25 30 35 40 50 55 дублирующие сигналы с устройства управления на второе такое же устройство.Состав остальных блоков не раскрывается, так как они не являются предметом изобретения и могут быть заимствованы из прототипа.Работа устройства для цикловогопрограммного управления представленана примере робототехнического комплекса, состоящего иэ технологическогооборудования (ТО) и двух манипулято -ров, а следовательно, и двух устройствциклового программного управления, которые связаны между собой,Для включения комплекса с коммутатора 7 по цепи 25 на оборудованиекомплекса коммутационными элементами 48 группы 46 подаются команды"Включение ТО". После включения всезадействованные единицы ТО устанавливают сигналы логической единицы наконтрольном входе блока 1 управления,.поступающие по цепи 22 и подтверждающие включение оборудования,Кроме того, должна быть произведена установка в исходное состояниеблока 6 оперативного прерывания исчетчика 36 блока 1 управления. Дляэтого с панели 4 управления подаетсясигнал "Сброс", который поступает поцепи 13 на установочный вход блока 6оперативного прерывания и по цепи20 - на вход "Сброс" счетчика 36,устанавливая триггеры 30 регистра 29и счетчик 36 в исходное состояние.После установки блока 6 оперативного препывания в исходное состояниена блокировочный вход блока 1 управления по цепи 11 приходит сигнал логической единицы, разрешающий работублоку 1 управления. После установкисчетчика 36 в исходное положение сигналом "Сброс" на запоминающее устройство 3 по цепи 19 с выхода дешифратора 35 поступает начальный адрес программы работы комплекса, вызывающийкомандное слово исходного состояния,которое поступает по цепи 17 на блок6 оперативного прерывания, а оттудапо цепи 9 - на блок 2 усилителей и,проходя по цепи 8, попадает на манипулятор и технологическое оборудование, и вызывает установку ТО и манипулятора в исходное положение. По цепи 18 это командное слово поступаетна компаратор 40 блока 1 управления.7 1176 Компаратор сравнивает информацию пришедшего командного слова и информацию, поступившую через блок 5 согласования по цепи 18 от датчиков манипулятора и технологического оборудо вания.Если манипулятор и ТО команды выполнили, то информация, поступившая с датчиков, соответствует командному слову и на выходе компаратора форми руется сигнал логической единицы, поступающий на элемент И 37, Блок 1 управления готов к работе в автоматическом режиме, при этом на всех входах элемента И 37 за исключением 15 двух входов ) установлены сигналы логической единицы, На один из оставшихся входов поступают импульсы с гейератора 38, а второй, оставшийся вход соединен с выходом триггера 39 20 и на нем держится сигнал логического нуля.По приходу по цепи 20 сигналаПуск с панели 4 управления триггер 39 переворачивается и на его выходе устанавливается сигнал логической единицы.Первый пришедший после этого импульс генератора Формирует импульсы на выходе элемента И 37 и изменяет ЗО состояние счетчика 36 и на выходе дешифратора 35 формируется адрес следующего командного слова. Новое командное слово поступает на компаратор 40 блока 1 управления и, если его информация отличает я от информации предыдущего командного слова, сигнал компаратора убирает логические единицы с соответствующих 40 входов элемента И 37, запрещая прохождение импульсов с генератора 38, Это значит что состояние счетчика не изменится, а следовательно, новое командное слово не будет вызвано иэ 45 запоминающего устройства 3 до того момента, пока датчики не подтвердят выполнения предыдущего командного слова манипулятором и технологическим оборудованием. Сигналы "Сброс и 50 "Пуск" с панели 4 управления по цепи 24 поступают на ключи группы .1, вызывая срабатывание соответствующих реле 52, которые контактами 54 по цепи 27 передают эти команды на устройство циклового программного управления второго манипулятора, обеспечивая его исходное положение и запуск. 303 Таким образом, введение дубппрния кома.д позволяет производить на .чальную установку и запуск комплек ас любого из имеющихся в комплексеустройств управления,После выполнения манипулятором иТО вызванного командного слова блок 1угравления посылает по цепи 19 в запоминающее устройство 3 адрес следующего командного слова.В некоторые моменты выполненияпрограммы возможны такие взаимодействия манипулятора и ТО, которые в случае аварийной работы оборудования могут привести к поломке манипулятораи самого технологического оборудования. Например, самоход пресса, когдарука манипулятора находится в зонештампа. Информация о таком опасномвзаимодействии записана в специальномразряде командного слова и при вызовесоответствующего командного слова поцепи 15 поступает на информационныйаварийный вход блока 6 оперативногопрерывания, Если авария не происходит,то командное слово сохраняется на командных выходах блока 6 оперативногопрерывания т.е. на выходах элементов 32.Если же возникает аварийная ситуация (пошел пуансон пресса, когда рукаработа под прессом) то с датчика,установленного на потенциально опас -ном элементе технологического оборудования (например, на шатуне пресса),поступает сигнал о несанкционированной, аварийной работе ТО.Этот сигнал через блок 5 согласования поступает по цепи 14 на вход состояний блока 6 оперативного прерывания, а затем на один иэ элементов 30,Сигнал об отказе поступает раньше,чем происходит авария, так как быстродействие датчика выше, чем техноло 1гического оборудования. Таким образом на один из элементов 30 поступают сигналы о возможности аварийной ситуации и о том, что аварийнаяситуация происходит, Тогда на выходе соответсвующего элемента 30возникает сигнал, поступающий на соответствующий триггер 28 регистра 27и переводящий его во второе положение.На адресном выходе блока 6 оперативного. прерывания формируется адресаварийного слова, которое задаетреакцию манипулятора и техпологичес 9 11763 кого оборудования на возникновение данной аварийной ситуации. По цепи 10 адрес поступает на аварийный адресный вход запоминающего устройства 3 и вызывает из него соответствующее 5 аварийное слово, которое поступает на группу 31 элементов 32 по цепи 16.Одновременно сигнал со сработав. - шего триггера 28 поступает на элемент 33, который изменяет сигнал на 1 О выходе и разрешает прохождение на командный выход блока 6 оперативного прерывания аварийного командного слова, поступившего по цепи 16. Этот же сигнал с выхода элемента 33, про ходя через инвертор 34, поступает на другие входы элементов 32 и запрещает прохождение на командный выход блока 6 оперативного прерывания командного слова, поступившего по це пи 17. Одновременно сигнал с выхода элемента 33 по цепи 12 поступает на группу 41 ключей, вызывая срабатывание реле 43, которые контактами 44 по цепи 26 производят выключение 25 технологического оборудования. Сигнал с выхода инвертора по цепи 11 поступает на блок 1 управления и устанавливает в состояние логической единицы один из входов элемента 37. зд 03 10Этим запрещается прохождение иа счетчик 36 сигналов тактовой частоты генератора 38, а следовательно, не происходит дальнейшая отработка программы.Аварийное командное слово с командного выхода блока 6 оперативного прерывания по цепи 9 поступает на блок 2 усилителей, которые по цепи 8 вызывают срабатывание соответствующих приводов манипулятора и технологического оборудования, обеспечивая их реакцию на возникшую аварийную ситуацию, Например, заставляют руку манипулятора выдергивать из под пресса с одновременным поворотом ее в сторону. После устранения причин аварии устройство управления сигналом "Сброс" с панели 4 управления устанавливается в исходное положение и опять готово к автоматической работе.ЪНаличие блока оперативного прерывания позволяет избежать поломок манипуляторов и технологического оборудования при возникновении аварийных ситуаций, когда есть взаимодействие манипулятора и оборудования..Петрова Техред И.Асталош Корректор А.Обручар а 6 4/5 я на ПП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 5360/47 ТирВНИИПИ Госудапо делам и 113035, Мо рственного ком зобретений и о сква, Ж, Ра