Устройство для автоматического управления роботом манипулятором
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1403016
Авторы: Воробьев, Кондратенко, Кузьмичев, Письменная, Рязанов
Текст
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 19 КОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕНПО ДЕЛАМ ИЗОБ РЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТ равле очно ОПИ САНИ Н АВТОРСНОМУ(71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт, Московский институт химического машиностроения и Никола" евский кораблестроительный институт им. адм, С.О.Макарова(56) Патент франции У 2034910, кл, В 25 Л 9/00, опублик. 1980.Авторское свидетельство СССР У 597552, кл, В 25 3 9/00, 1975, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОМ-МАНИПУЛЯТОРОМ (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при управлении сборочными роботами- манипуляторами. Цель изобретения повышение точности работы. Поставлен,ная цель достигается за счет того, что устройство содержит четыре канала управления: канал управления по 1 ъ 4 6 05 В 19 00 В 25 Л 9/ воротом, канал управления радиальнымперемещением, канал управления подъемом и канал управления схватом, Первые три канала построены по двухконтурной замкнутой схеме, причем внешним контуром является контур управления положением, а внутренним-контур управления скоростью, Четвертый канал построен по разомкнутой схеме, Третий канал выполненструктурно независимым а первый ивторой каналы связаны между собойчерез функциональные преобразователи,установленные на входах внутреннихконтуров управления. На входы функциональных преобразователей поступаютсигналы с выходов датчиков положенияи скорости и с выхода блока вычисления момента инерции Указанные особенности структурного выполнения устрой"ства позволяет учесть влияние статических и динамических характеристикзвеньев манипулятора, исполнительныхмеханизмов и требования к качеству я и эа счет этого повыситьустройства. 2 з,п. ф-лы.Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано приуправлении сборочными роботами-манипуляторами.Целью изобретения является повыше 5ние точности устройстваНа фиг.приведена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - кинематическая схема робота"манипулятора; на фиг3 и 4функциональные схемы функциональныхпреобразователей,Устройство содержит первый блок 1сравнения, первый предварительныйусилитель 2, сумматор 3, первый функциональный преобразователь 4, умножитель 5, первый усилитель 6 мошности, первый исполнительный механизм 7,первый датчик 8 положения, первыйпромежуточный усилитель 9, первыйдатчик 10 скорости, источник 11 опорногосигнала, сумматор 12,квадратор 13,блок14 масштабирования, блок 15 вычислениямомента инерции, второй блок 16 сравнения, второй предварительный усилитель 17, сумматор 18, второй функциональный преобразователь 19, второйдатчик 20 положения, второй усили тель 21 мощности, второй исполнительный механизм. 22, второй промежуточныйусилитель 23, второй датчик 24 скорости, третий блок 25 сравнения, третийпредварительный усилитель 26, сумматор 27, третий датчик 28 положения,четвертый усилитель 29 мощности, четвертьп исполнительный механизм 30,третий промежуточный усилитель 31,третий датчик 32 скорости, третийусилитель 33 мощности, третий исполнительный механизм 34, блок 35 масштабирования, сумматор 36, блок 37масштабирования, умножители 38 и 39,блок 40 деления, источник 41 опорного сигнала, квадратор 42, блок 43масштабирования, сумматор 44, блок45 масштабирования, умножитель 46,блок 47 масштабирования и блок 48задания программы.На фиг. 2 обозначены о, ц сзначения обобщенных координат звеньев вращения подъема и радиальногоперемещения соответственно.Устройство работает следующим образом.С первого, второго и четвертого 5выходов блока 48 задания программыподаются сигналы ц, ии п соот Фветствующие требуемым положениям(2),2К,= -Ъ;,Ъ,где Х и %; 0=123;КеЪ,Ке Ъ;, с О) - различныезаданные константы, оп- ределяющие качество отработки заданного движения; номер звена, звеньев руки промышленного робота,кинематически связанных с выходамипервого, второго и четвертого исполнительных механизмов 7, 22 и 30соответственно. С выходов первого 8,второго 20 и третьего 28 датчиковположения снимаются сигналы 9, ци осоответственно текущим значениям выходных сигналов первого, второго и четвертого исполнительных механизмов 7, 22 и 30 соответственно,а с выходов первого 1 О, второго 24и третьего 32 датчиков скорости -В 4сигналы о, и и о , соответствующие текущим значениям скоростей соответствующих исполнительных механизмов, С третьего выхода блока 48задания программы подается сигнал,который через третий усилитель 33мощности поступает на третий исполнительный механизм 34 схвата для захвата или отпускания объекта манипулирования,Коэффициенты передачи блоков масштабирования и усилителей выбраныпропорциональными константам, однозначно связанным со статическими идинамическими характеристиками звеньев манипулятора, исполнительныхмеханизмов и требованиями, налагемыми на качество движения, Коэффициентпередачи блока 14 масштабированиявыбран пропорциональным щ , первогоЭпредварительного усилителя 2 - Кпервого промежуточного усилителя 9 -К, второго предварительного усилителя 17 - К, второго промежуточногоусилителя 23 - Ктретьего предварительного усилителя 26 - К , блока37 масштабирования - 2 шэ блока 45масштабирования ш , где ш- массатретьего звена манипулятора, ана втоРой вход - сигнал 1 э с выхода второго датчика 24 скорости, а на третий вход - сигнал и, с выхода первого датчика 10 скорости. В результате перемножения этих трех сигналов в умножителе 38 на его выходе получаем сигнал 11 1 который после преобразования в блоке 37 масштабирования в сигнал 2 ш и 1 1 поступает на3 эпервый вход сумматора 36, Сигнал ц с первого входа нелинейного функционального преобразователя 4 поступает также на вход блока 35 масштабирования и будучи преобразованным с учетом (4) в сигнал,гК- +)К В,тр,ю поступает на второй вход сумматора 36. В результате суммирования сигналов на выходе сумматора 36 получим сигнал ККЯ 11,г Э 9который поступает на выход первого 50нелинейного функционального преобразователя 4 и далее на третий входсумматора 3, Сигнал с выхода сумматора 3+ шьЧзусилителе б мощности в соответствии с (7) преобразуется в сигнал Б, равный; Рассмотрим более подробно (фиг. 1) 15формирование управляющих сигналовЦ (1 1,2 3).На выходе первого блока 1 сравнения формируется сигнал рассогласова"Фния (1-с 1 ) между текущим 1и заданным 1 ф положениями первого исполнительного механизма 7, который послепреобразования в первом предварительиом усилителе 2 в сигнал К, -я)поступает на второй вход сумматора 3. 26ФСигнал ц с.выхода первого датчика10 скорости, преобразованный первымпромежуточным усилителем в сигналК 1, поступает на первый вход сумматора 3. Сигнал 1 с выхода второгодатчика 20 положения, преобразованныйпоследовательно соединенными квадратором 13 и блоком 14 масштабированияв сигнал ш 1, поступает на второйвход сумматора 12, на первый вход ко 35торого поступает сигнал 1 (для с = 1)с выхода источника П опорного сигнала, В результате суммирования этихсигналов на выходе сумматора 12 имеемсигнал 1 +ш 1, который поступает наэ эфчетвертый вход первого функционального преобразователя 4 (фиг. 3), ав нем поступает на вход "Делитель"блока 40 деления,На вход "Делимое" блока 40 деления поступает сигнал с = 1 с выходаисточника 41 опорного сигнала. В результате выполнения операции деления на выходе блока 40 деления получим сигнал )/(ш 1 +1 ). На первыйвход первого фуйкционального преобразователя 4 поступает сигнал цсвыхода второго датчика 20 положения,(Км КяКц+К (Я-Я) +Кг 1Еперемножается в умножителе 5 с сигналом 1 + ш,ц, с выхода сумматора12 и в результате усиления в первом В результате перемножения в умно- жителе 39 этого сигнала с выходным сигналом 1/(1 +ш 1) блока 40 деления на выходе умножителя 39 получим сиг- нал1403016 8сигнал ц 2 ц умножителя 46 преобразувется блоком 45 масштабирования в сиг 2нал шанц,п который поступает на первый вход сумматора 44. В результатепреобразования в соответствии с (5)сигнала ц в блоке 47 масштабированияна его выходе формируется сигнал 11 г -, - 2-К с 1 +К (1 -Я ) +К(1+ ш а;)ГфК2м 13+ 10 КмгКдЯ+) 1Р 2 ьтр,г Е гяе в который поступает на второй входсумматора 44. В результате суммирова"ния сигналов на выходе сумматора 4415формируется сигнал(вЖ.вй,в + 1 ),р 2 е р,ъэ ээ фЯ Э 2 Окоторый после преобразования в бло-.ке 43 масштабирования в соответствиис (6) преобразуется в сигнал который поступает на выход второгонелинейного функционального преобразователя 19 и далее на третий вход 30сумматора 18. Сигнал с выхода сумматора 18Ъ э, Я,Ч,,К +К ( - ф) +з дев э ев результате усиления во втором уси- (8) преобразуется в сигнал 11,лителе 21 мощности в соответствии с ный, 1,И,Р,) равРассмотрим теперь формирование 45 сигнала 02, На выходе третьего блока 25 сравнения формируется сигнал рассогласования (ц -ц") между теку%щим ц и заданным и положениями четвертого исполнительного механизма 30, который после преобразования в третьем предварительном усилителе 26 преобразуется в сигнал К (Я -Я 2) и поступает на первый вход сумматора Кмг Киги г2 + гВ.в.тр, й2+Ф 2ш,+ ш,+ 14( -)Р 2 Рассмотрим теперь формирование сигнала Б . На выходе второго блока 16 сравнения формируется сигнал рассогласования (ц -ц ) между текущими заданным ц " положениями второзго исполнительного механизма 22, который после преобразования во втором предварительном усилителе 17 в сигнал К (ц -це) поступает на второй вход сумматора 18. Сигнал о в с выхода второго датчика 24 скорости, преобразованный вторым промежуточным усилителем в сигнал К поступает на первый вход сумматора 18, На первый вход функционального преобразователя 19 (фиг4) поступает сигнал ц, с выхода первого датчика 10 скорости, на второй вход - сигнал 1 с выхода3второго датчика 20 положения, а на1третий вход - сигнал пв с выхода второго датчика 24 скорости. Сигнал йпреобразуется квадратором 42 в сигнал п, который перемножается в умножителе 46 с сигналом ив. Выходной 1 27. Сигнал с выхода третьего датчика 32 скорости, преобразованный третьим промежуточным усилителем 31 в соответствии с (3) в сигналрг Кмг Ксаг 1 г + ЧВ,тр,й к +" я % г йгШ 2+Шв+1 Ав 2 (3 2 Р 2 ) поступает на второй вход сумматора 27. Сигнал с выхода сумматора 27и результате усиления н четвертомусилителе 29 мощности н соответствии Таким образом, на вкодах первого 7, второго 22 и третьего 30 исполнительных механизмов формируются сигналы О П и П, описанные выражениями (1 б), (17) и (18) соответственно.Повышение точности устройства достигается за счет того, что при формировании управляющих сигналов П Бз и Б в преалагаемом устройстве учте 2ны статические и динамические характеристики звеньев манипулятора (фиг. 2), исполнительных механизмов и требования, налагаемые на качество управления, что позволяет учесть взаимовлияние звеньев манипулятора и получить требуемые динамические характеристики устройства при реализации движения в соответствии с сиг( % %налами 1 ц и с Формула изобретения 1, Ус т ройс тв о для ав томатич еского управления роботом-манипулятором, содержащее последовательно соединенные усилитель мощности, первый исполнительный механизм, первый датчик положения и первый блок сравнения, подключенный вторым входом к первому выходу блока задания программы, последовательно соединенные второй усилитель мощности второй исполнительный механизм, второй датчик положе- ния и второй блок сравнения, подключенный вторым входом к второму выходу блока задания программы, соединен" ного третьим выходом через третий усилитель мощности с третьим исполнительным механизмом, и блок вычисления момента инерции, состоящий из последовательно соединенных квадратора и блока масштабирования, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем дополнительно установлены первый и второй функциональные преобразователи, первый и второй предварительные усилители, последонательно соединенные первый датчик скорости, первый 1промежуточный усилитель, первый сумматор и,первый умножитель, последовательно соединенные второй датчикскорости, второй промежуточный усилитель и второй сумматор, последовательно соединенные источник опорногосигнала и третий сумматор, последовательно соединенные третий блоксравнения, третий предварительныйусилитель, четвертый сумматор, четвертый усилитель мощности, четвертыйисполнительный механизм и третий датчик положения, последовательно соединенные третий датчик скорости и 25третий промежуточный усилитель, выходом подключенный к второму входучетвертого сумматора, вход третьегодатчика скорости соединен с выходомчетвертого исполнительного механизЗ 0 ма, первый вход третьего блока сравнения подключен к выходу третьегодатчика положения, а второй вход -к четвертому выкоду блока заданияпрограммы, вход первого предвари тельного усилителя соединен с выходом первого блока сравнения, а выход - с вторым входом первого сумматора, третьим входом подключенногок выходу первого функционального пре образователя, первым входом соединенного с выходом второго датчика положения, входом блока вычисления момента инерции и вторым входом второго функционального преобразователя, 45 вторым входом - с ныкодом второгодатчика скорости и третьим входомвторого функционального преобразователя, третьим вкодом - с выходомпервого датчика скорости и третьим 50 входом второго функционального преобразователя, а четвертым выходомс выходом третьего сумматора и вторым входом умножителя, выходом подключенного к входу первого усили теля мощности, выход блока вычислениямомента инерции соединен с вторымвходом третьего сумматора, вход второго предварительного усилителя соединен.с выходом нторого блока срав01 б 12ды первого умножителя, вход "11 елитель" блока деления и выход второго 1403 нения, а выход - с вторым входомвторого сумматора, третьим входомподключенного к выходу второго функционального преобразователя, а выходом - к входу второго усилителя мощности,2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первыйфункциональный преобразователь содержит источник опорного сигнала,первый блок масштабирования, блок деления и последовательно соединенныепервый умножитель, второй блок масштабирования, сумматор и второй умножитель, соединенный вторым входомс выходом блока деления, подключенного входом яделимоеп к выходу источника опорного сигнала, вход первогоблока масштабирования соединен с первым входом первого умножителя, авыход - с вторым входом сумматора,причем первый, второй и третий вхоумножителя являются соответственнопервым, вторым, третьим и четвертымвходами и выходом преобразователя.3. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что второйФункциональный преобразователь содержит квадратор, выходом соединенныйс первым входом умножителя, выходомподключенного через первый блок масштабирования к первому входу сумматора, вторым входом соединенного с выходой второго блока масштабирования,а выходом - с входом третьего блокамасштабирования, причем вход квадратора, второй вход умножителя, входвторого блока масштабирования и выход третьего блока масштабированияявляются соответственно первым, вторым и третьим входами и выходом преобразователя,1403016 ставитель Г, Нефедовахред А. Кравчук КорректЛежнина нец акс им аказ 2858/38 город, ул. Проектная, 4 прият олиграфическо водств Тираж 866 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4
СмотретьЗаявка
4099020, 11.05.1986
ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ, МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ, НИКОЛАЕВСКИЙ КОРАБЛЕСТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. АДМ. С. О. МАКАРОВА
КУЗМИЧЕВ АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ, ПИСЬМЕННАЯ ЕЛЕНА ВАЛЕНТИНОВНА, РЯЗАНОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ВОРОБЬЕВ ЕВГЕНИЙ ИВАНОВИЧ, КОНДРАТЕНКО ЮРИЙ ПАНТЕЛЕЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: B25J 9/00, G05B 19/00
Метки: манипулятором, роботом
Опубликовано: 15.06.1988
Код ссылки
<a href="https://patents.su/8-1403016-ustrojjstvo-dlya-avtomaticheskogo-upravleniya-robotom-manipulyatorom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для автоматического управления роботом манипулятором</a>