УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ Российский патент 2024 года по МПК B25J9/16 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании контурных систем управления многостепенными манипуляторами.

Известно устройство для программного управления манипулятором, содержащее блок задания программы, а также по каждой регулируемой координате привод, последовательно соединенные первый сумматор, подключенный первым входом к второму выходу блока задания программы, первый блок деления, первый функциональный преобразователь, второй функциональный преобразователь, первый блок умножения, второй сумматор, третий функциональный преобразователь, второй блок умножения, четвертый функциональный преобразователь, второй блок деления, пятый функциональный преобразователь, шестой функциональный преобразователь, третий блок умножения, четвертый блок умножения, третий сумматор, седьмой функциональный преобразователь и пятый блок умножения, последовательно соединенные четвертый сумматор, первый вход которого подключен к четвертому выходу блока задания программы, пятый сумматор и третий блок деления, второй вход которого соединен с вторыми входами третьего блока умножения и пятого сумматора, выходом восьмого функционального преобразователя и первым входом шестого блока умножения, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, а его второй вход - с выходом шестого функционального преобразователя, восьмой блок умножения, шестой сумматор, девятый блок умножения, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу десятого блока умножения, и первый релейный элемент, выход которого соединен с вторым входом пятого блока умножения, последовательно соединенные одиннадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего блока умножения, восьмой сумматор, второй вход которого через двенадцатый блок умножения соединен с восьмым выходом блока задания программы и вторым входом четвертого блока умножения, последовательно соединенные девятый функциональный преобразователь вход которого подключен к выходу пятого функционального преобразователя, и тринадцатый блок умножения, выход которого соединен с вторым входом шестого сумматора, последовательно соединенные четвертый блок деления, первый вход которого соединен с первым выходом блока задания программы, вторым входом первого сумматора, вторым входом первого блока умножения и вторым входом девятого блока умножения, а его второй вход - с третьим выходом блока задания программы, вторым входом шестого блока умножения, первым входом десятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу восьмого сумматора, и вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, десятый функциональный преобразователь, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя и входом восьмого функционального преобразователя, и второй релейный элемент, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, а также четырнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом девятого функционального преобразователя и вторым входом двенадцатого блока умножения, его второй вход - с девятым выходом блока задания программы и вторыми входами восьмого и одиннадцатого блоков умножения, а его выход - со вторым входом третьего сумматора, третий вход которого соединен с выходами пятнадцатого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу седьмого блока умножения, а его второй вход - к седьмому выходу блока задания программы и второму входу тринадцатого блока умножения, и десятый сумматор, первый вход которого соединен с шестым выходом блока задания программы, а его второй вход - с пятым выходом этого блока и вторым входом второго блока деления, причем выходы первого функционального преобразователя, десятого сумматора, третьего блока деления, пятого функционального преобразователя, второго блока умножения и пятого блока умножения подключены к входам приводов, расположенных соответственно в первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой степенях подвижности манипулятора (Патент RU №2054349. МПК B25J 9/16. БИ №5. 1996).

Недостаток этого устройства в том, что оно предназначено для другого типа манипулятора, работающего в цилиндрической системе координат, и не может быть использовано для манипуляторов других типов.

Известно также устройство для программного управления манипулятором, содержащее блок задания программы, по каждой регулируемой координате - привод, последовательно соединенные первый сумматор, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания программы, первый блок деления, первый функциональный преобразователь, второй сумматор, первый релейный элемент, первый блок умножения, второй функциональный преобразователь, второй блок деления и третий функциональный преобразователь, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, второй блок умножения, третий блок умножения, второй вход которого подключен к восьмому выходу блока задания программы, третий сумматор, пятый функциональный преобразователь и четвертый блок умножения, последовательно соединенные третий блок деления и шестой функциональный преобразователь, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные пятый блок умножения, четвертый сумматор и второй релейный элемент, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока умножения, последовательно соединенные шестой блок умножения, пятый сумматор, выход которого соединен с первым входом пятого блока умножения, а его второй вход - с выходом седьмого блока умножения, последовательно соединенные восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к девятому выходу блока задания программы, шестой сумматор, второй вход которого через девятый блок умножения соединен с восьмым выходом блока задания программы, десятый блок умножения, второй вход которого соединен с вторым выходом блока задания программы, вторым входом первого сумматора и с первым входом третьего блока деления, а его выход - с вторым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой функциональный преобразователь, вход которого подключен к входу четвертого функционального преобразователя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с первым входом седьмого блока умножения, его выход - с вторым входом третьего сумматора, а его первый вход - с вторым входом шестого блока умножения, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь, двенадцатый блок умножения, седьмой сумматор, второй вход которого через тринадцатый блок умножения подключен к второму входу второго блока умножения, и девятый функциональный преобразователь, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные четырнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом восьмого функционального преобразователя, а второй - с выходом четвертого функционального преобразователя, и пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, восьмой сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом блока задания программы и вторыми входами третьего блока деления и пятого блока умножения, его второй вход - с четвертым выходом блока программы, а выход - с вторым входом первого блока деления и первым входом четвертого блока деления, девятый сумматор, первый вход которого соединен с пятым, а второй - с шестым выходами блока задания программы, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные первый источник постоянного сигнала, десятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом девятого сумматора, шестнадцатый блок умножения, первый квадратор, одиннадцатый сумматор, десятый функциональный преобразователь, пятый блок деления, одиннадцатый функциональный преобразователь, двенадцатый сумматор, двенадцатый функциональный преобразователь, семнадцатый блок умножения, тринадцатый сумматор, тринадцатый функциональный преобразователь, четырнадцатый и пятнадцатый сумматоры, вторые входы которых подключены к выходу двенадцатого сумматора, четырнадцатый функциональный преобразователь, восемнадцатый блок умножения, шестнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с пятым выходом блока задания программы и вторым входом тринадцатого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу четырнадцатого функционального преобразователя, третий релейный элемент, девятнадцатый блок умножения, двадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, и элемент слежения-хранения, второй вход которого через четвертый релейный элемент подключен к выходу второго функционального преобразователя, а его выход - к входу четвертого функционального преобразователя, последовательно соединенные второй источник постоянного сигнала, второй квадратор, семнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с третьим источником постоянного сигнала, третий вход через третий квадратор - с выходом десятого сумматора и вторыми входами четвертого блока деления и тринадцатого сумматора, восемнадцатый сумматор, выход которого соединен с вторым входом пятого блока деления, а его второй вход через четвертый квадратор - с вторым входом первого блока деления и последовательно соединенными двадцать первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго источника постоянного сигнала, и вторыми входами шестнадцатого и семнадцатого блоков умножения, и пятый квадратор, выход которого соединен с вторым входом одиннадцатого сумматора, пятнадцатый функциональный преобразователь, вход которого соединен с входами второго функционального преобразователя и пятого релейного элемента, а выход - с вторым входом восемнадцатого блока умножения, шестнадцатый функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом четвертого блока деления, а выход - с вторым входом двенадцатого сумматора, причем вторые входы шестого и пятнадцатого блоков умножения подключены к девятому выходу блока задания программы, второй вход второго блока деления подключен к второму выходу блока задания программы, вторые входы седьмого и девятого блоков умножения - к выходу четырнадцатого блока умножения, третий выход блока задания программы - к второму входу двенадцатого блока умножения, выход релейного элемента - к второму входу девятнадцатого блока умножения, выход пятнадцатого сумматора - к входу восьмого функционального преобразователя, второй вход третьего блока умножения -к восьмому выходу блока задания программы, а второй вход восьмого блока умножения - к выходу второго блока умножения, причем выходы первого, двенадцатого и четырнадцатого сумматоров, а также элемента слежения-хранения, первого и четвертого блоков умножения соединены с входами приводов, расположенных соответственно в первой-шестой степенях подвижности манипулятора (Патент RU №2129953. МПК B25J 9/16. БИ №13. 1999).

Это устройство по своей технической сущности является наиболее близким к заявляемому техническому решению и принято за прототип. Недостаток этого устройства в том, что ограничена рабочая зона и оно не может обеспечить выполнение рабочих операций вдоль протяженных и далеко расположенных друг от друга объектов, поскольку не имеет дополнительных степеней подвижности в горизонтальной плоскости для выполнения работ в расширенной рабочей зоне.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание такого устройства управления, которое обеспечит выполнение технологических операций на протяженных объектах с помощью дополнительной линейной степени подвижности, перемещающей основание манипулятора к новым объектам или вдоль протяженных объектов работ в горизонтальной плоскости.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для программного управления манипулятором с пятью поворотными степенями подвижности и перемещаемым в горизонтальной плоскости по двум линейным степеням подвижности основанием, содержащее блок задания программы, по каждой регулируемой координате привод, последовательно соединенные первый сумматор, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания программы со значением проекции «rx» на ось «X» абсолютной системы координат (АСК) вектора «r», определяющего текущее положение характерной точки «Р» схвата манипулятора, первый блок деления, первый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», второй сумматор, первый релейный элемент, первый блок умножения, второй функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», второй блок деления и третий функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «cos», второй блок умножения, третий блок умножения, второй вход которого подключен к восьмому выходу блока задания программы со значением проекции «by» на ось «Y»АСК единичного вектора «b», расположенного в плоскости схвата манипулятора и определяющего его ориентацию в абсолютной системе координат, третий сумматор, пятый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», и четвертый блок умножения, последовательно соединенные третий блок деления и шестой функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные пятый блок умножения, четвертый сумматор и второй релейный элемент, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока умножения, последовательно соединенные шестой блок умножения, пятый сумматор, выход которого соединен с первым входом пятого блока умножения, а его второй вход - с выходом седьмого блока умножения, последовательно соединенные восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к девятому выходу блока задания программы со значением проекции «bz» упомянутого вектора «b» на ось «Z»АСК, шестой сумматор, второй вход которого через девятый блок умножения соединен с восьмым выходом блока задания программы, десятый блок умножения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока задания программы со значением «ах» проекции единичного вектора «а» на ось «X», расположенного в плоскости схвата манипулятора перпендикулярно вектору «b» и определяющего ориентацию этого схвата в абсолютной системе координат, со вторым входом первого сумматора и с первым входом третьего блока деления, а его выход - со вторым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», вход которого подключен ко входу четвертого функционального преобразователя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с первым входом седьмого блока умножения и седьмым выходом блока задания программы со значением проекции «bx» упомянутого вектора «b» на ось «X», его выход - со вторым входом третьего сумматора, а его первый вход - с первым входом шестого блока умножения, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «cos», двенадцатый блок умножения, седьмой сумматор, второй вход которого через тринадцатый блок умножения подключен ко второму входу второго блока умножения, и девятый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные четырнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом восьмого функционального преобразователя, а второй - с выходом четвертого функционального преобразователя, и пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, восьмой сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом блока задания программы со значением проекции «ау» упомянутого вектора «а» на ось «Y»и вторыми входами третьего блока деления и пятого блока умножения, его второй вход - с четвертым выходом блока задания программы со значением проекции «ry» упомянутого вектора «r» на ось «Y», а выход - со вторым входом первого блока деления и первым входом четвертого блока деления, девятый сумматор, первый вход которого соединен с пятым, а второй - с шестым выходом блока задания программы со значением проекции «rz» упомянутого вектора «r» на ось «Z»,последовательно соединенные первый источник постоянного сигнала со значением длины первого звена манипулятора, десятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом девятого сумматора, шестнадцатый блок умножения, первый квадратор, одиннадцатый сумматор, десятый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде извлечения квадратного корня, пятый блок деления, одиннадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arcsin», двенадцатый сумматор, двенадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», семнадцатый блок умножения, тринадцатый сумматор, тринадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arcsin», четырнадцатый и пятнадцатый сумматоры, вторые входы которых подключены к выходу двенадцатого сумматора, четырнадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», восемнадцатый блок умножения, шестнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с пятым выходом блока задания программы со значением проекции «az» упомянутого вектора «а»на ось «Z» и вторым входом тринадцатого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу четырнадцатого функционального преобразователя, третий релейный элемент, девятнадцатый блок умножения, двадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, и элемент слежения-хранения, второй вход которого через четвертый релейный элемент подключен к выходу второго функционального преобразователя, а его выход - ко входу четвертого функционального преобразователя, последовательно соединенные второй источник постоянного сигнала со значением отношения длины второго звена к длине третьего звена, взятым с минусом, второй квадратор, семнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с третьим источником постоянного единичного сигнала, его третий вход через третий квадратор соединен с выходом десятого сумматора и вторыми входами четвертого блока деления и тринадцатого сумматора, восемнадцатый сумматор, выход которого соединен со вторым входом пятого блока деления, а его второй вход через четвертый квадратор - со вторым входом первого блока деления, и последовательно соединенными двадцать первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго источника постоянного сигнала и вторым входам шестнадцатого и семнадцатого блоков умножения, и пятый квадратор, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора, пятнадцатый функциональный преобразователь, реализующий функцию преобразования в виде «cos», вход которого соединен со входами второго функционального преобразователя и пятого релейного элемента, а выход - со вторым входом восемнадцатого блока умножения, шестнадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», вход которого соединен с выходом четвертого блока деления, а выход - со вторым входом двенадцатого сумматора, причем вторые входы шестого и пятнадцатого блоков умножения подключены к девятому выходу блока задания программы, второй вход второго блока деления подключен ко второму выходу блока задания программы, вторые входы седьмого и девятого блоков умножения - к выходу четырнадцатого блока умножения, третий выход блока задания программы - ко второму входу двенадцатого блока умножения, выход пятого релейного элемента - ко второму входу девятнадцатого блока умножения, выход пятнадцатого сумматора - ко входу восьмого функционального преобразователя, а второй вход восьмого блока умножения - к выходу второго блока умножения, причем выходы первого, двенадцатого и четырнадцатого сумматоров, а также элемента слежения-хранения, первого и четвертого блоков умножения выполнены с возможностью подключения к следящим приводам линейного перемещения основания манипулятора по оси «X» и соответствующих степеней подвижности манипулятора, дополнительно введены последовательно соединенные первый и второй ключи, третий вход восьмого сумматора выполнен с возможностью подключения к выходу датчика положения следящего привода линейного перемещения основания манипулятора по оси «Y», а вход этого следящего привода подключен к выходу второго ключа, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу четвертого источника постоянного сигнала со значением суммы длин второго и третьего звеньев, а второй через третий ключ - к выходу десятого функционального преобразователя, и первый пороговый элемент, последовательно соединенные блок взятия модуля, вход которого подключен к выходу восьмого сумматора и первому входу первого ключа, второй пороговый элемент и двадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого порогового элемента и второму входу второго ключа, а выход - ко входу прерывания работы блока задания программы и вторым входам первого и третьего ключей.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления дополнительной степенью подвижности, который обеспечивает перемещение основания манипулятора на большие расстояния с заданной ориентацией его схвата в процессе выполнения рабочих операций на многих в том числе и протяженных объектах, значительно расширяя рабочую зону манипулятора.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогами и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию «Новизна». Заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет в реальном масштабе времени формировать управляющие воздействия на все степени подвижности рассматриваемого манипулятора при задании временных функций изменения положения характерной точки схвата в трехмерном пространстве и временных функций, определяющих ориентацию схвата в этом пространстве при работе с объектами, расположенными на большой территории.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства управления; на фиг.2 показана кинематическая схема манипулятора (эта схема соответствует кинематической схеме типового манипулятора).

Устройство для программного управления манипулятором с пятью поворотными степенями подвижности и перемещаемым в горизонтальной плоскости по двум линейным степеням подвижности основанием, содержащее блок 1 задания программы, по каждой регулируемой координате привод, последовательно соединенные первый сумматор 2, первый вход которого подключен к первому выходу блока 1 задания программы со значением проекции «rx» на ось «X» абсолютной системы координат вектора «r», определяющего текущее положение характерной точки «Р» схвата манипулятора, первый блок 3 деления, первый функциональный преобразователь 4,имеющий функцию преобразования в виде «arctg», второй сумматор 5, первый релейный элемент 6, первый блок 7 умножения, второй функциональный преобразователь 8, имеющий функцию преобразования в виде «sin», второй блок 9 деления и третий функциональный преобразователь 10, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь 11, имеющий функцию преобразования в виде «cos», второй блок 12 умножения, третий блок 13 умножения, второй вход которого подключен к восьмому выходу блока 1 задания программы со значением проекции «by» на ось «Y»абсолютной системы координат единичного вектора «b», расположенного в плоскости схвата манипулятора и определяющего его ориентацию в абсолютной системе координат, третий сумматор 14, пятый функциональный преобразователь 15, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», и четвертый блок 16 умножения, последовательно соединенные третий блок 17 деления и шестой функциональный преобразователь 18, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 5, последовательно соединенные пятый блок 19 умножения, четвертый сумматор 20 и второй релейный элемент 21, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока 16 умножения, последовательно соединенные шестой блок 22 умножения, пятый сумматор 23, выход которого соединен с первым входом пятого блока 19 умножения, а его второй вход - с выходом седьмого блока 24 умножения, последовательно соединенные восьмой блок 25 умножения, первый вход которого подключен к девятому выходу блока 1 задания программы со значением проекции «bz» упомянутого вектора «b» на ось «Z» абсолютной системы координат, шестой сумматор 26, второй вход которого через девятый блок 27 умножения соединен с восьмым выходом блока 1 задания программы, десятый блок 28 умножения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 1 задания программы со значением «ах» проекции единичного вектора «а» на ось «X», расположенного в плоскости схвата манипулятора перпендикулярно вектору «b» и определяющего ориентацию этого схвата в абсолютной системе координат, со вторым входом первого сумматора 2 и с первым входом третьего блока 17 деления, а его выход - со вторым входом четвертого сумматора 20, последовательно соединенные седьмой функциональный преобразователь 29, имеющий функцию преобразования в виде «sin», вход которого подключен ко входу четвертого функционального преобразователя 11, и одиннадцатый блок 30 умножения, второй вход которого соединен с первым входом седьмого блока 24 умножения и седьмым выходом блока 1 задания программы со значением проекции «bx» упомянутого вектора «b» на ось «X», его выход - со вторым входом третьего сумматора 14, а его первый вход - с первым входом шестого блока 22 умножения, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь 31,имеющий функцию преобразования в виде «cos», двенадцатый блок 32 умножения, седьмой сумматор 33, второй вход которого через тринадцатый блок 34 умножения подключен ко второму входу второго блока 12 умножения, и девятый функциональный преобразователь 35,имеющий функцию преобразования в виде «arccos», выход которого соединен со вторым входом первого блока 7 умножения, последовательно соединенные четырнадцатый блок 36 умножения, первый вход которого соединен с выходом восьмого функционального преобразователя 31, а второй - с выходом четвертого функционального преобразователя 11, и пятнадцатый блок 37 умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора 14, восьмой сумматор 38, первый вход которого соединен с третьим выходом блока 1 задания программы со значением проекции «ау» упомянутого вектора «а» на ось «Y» и вторыми входами третьего блока 17 деления и пятого блока 19 умножения, его второй вход - с четвертым выходом блока 1 задания программы со значением проекции «ry» упомянутого вектора «r» на ось «Y», а выход - со вторым входом первого блока 3 деления и первым входом четвертого блока 39 деления, девятый сумматор 40, первый вход которого соединен с пятым, а второй - с шестым выходом блока 1 задания программы со значением проекции «rz» упомянутого вектора «r» на ось «Z», последовательно соединенные первый источник 41 постоянного сигнала со значением длины первого звена манипулятора, десятый сумматор 42, второй вход которого соединен с выходом девятого сумматора 40, шестнадцатый блок 43 умножения, первый квадратор 44, одиннадцатый сумматор 45, десятый функциональный преобразователь 46,имеющий функцию преобразования в виде извлечения квадратного корня, пятый блок 47 деления, одиннадцатый функциональный преобразователь 48, имеющий функцию преобразования в виде «arcsin», двенадцатый сумматор 49, двенадцатый функциональный преобразователь 50, имеющий функцию преобразования в виде «sin», семнадцатый блок 51 умножения, тринадцатый сумматор 52, тринадцатый функциональный преобразователь 53, имеющий функцию преобразования в виде «arcsin», четырнадцатый 54 и пятнадцатый 55 сумматоры, вторые входы которых подключены к выходу двенадцатого сумматора 49, четырнадцатый функциональный преобразователь 56, имеющий функцию преобразования в виде «sin», восемнадцатый блок 57 умножения, шестнадцатый сумматор 58, второй вход которого соединен с пятым выходом блока 1 задания программы со значением проекции «az» упомянутого вектора «а»на ось «Z» и вторым входом тринадцатого блока 34 умножения, первый вход которого подключен к выходу четырнадцатого функционального преобразователя 56, третий релейный элемент 59, девятнадцатый блок 60 умножения, двадцатый блок 61 умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя 10, и элемент 62 слежения-хранения, второй вход которого через четвертый релейный элемент 63 подключен к выходу второго функционального преобразователя 8, а его выход - ко входу четвертого функционального преобразователя 11, последовательно соединенные второй источник 64 постоянного сигнала со значением отношения длины второго звена к длине третьего звена, взятым с минусом, второй квадратор 65, семнадцатый сумматор 66, второй вход которого соединен с третьим источником 67 постоянного единичного сигнала, его третий вход через третий квадратор 68 соединен с выходом десятого сумматора 42 и вторыми входами четвертого блока 39 деления и тринадцатого сумматора 52, восемнадцатый сумматор 69, выход которого соединен со вторым входом пятого блока 47 деления, а его второй вход через четвертый квадратор 70 - со вторым входом первого блока 3 деления, и последовательно соединенными двадцать первым блоком 71 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго источника 64 постоянного сигнала и вторым входам шестнадцатого 43 и семнадцатого 51 блоков умножения, и пятый квадратор 72, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора 45, пятнадцатый функциональный преобразователь 73, реализующий функцию преобразования в виде «cos», вход которого соединен со входами второго функционального преобразователя 8 и пятого релейного элемента 74, а выход - со вторым входом восемнадцатого блока 57 умножения, шестнадцатый функциональный преобразователь 75, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», вход которого соединен с выходом четвертого блока 39 деления, а выход - со вторым входом двенадцатого сумматора 49, причем вторые входы шестого22 и пятнадцатого 37 блоков умножения подключены к девятому выходу блока 1 задания программы, второй вход второго блока 9 деления подключен ко второму выходу блока 1 задания программы, вторые входы седьмого 24 и девятого 27 блоков умножения - к выходу четырнадцатого блока 36 умножения, третий выход блока 1 задания программы - ко второму входу двенадцатого блока 32 умножения, выход пятого релейного элемента 74 - ко второму входу девятнадцатого блока 60 умножения, выход пятнадцатого сумматора 55 - ко входу восьмого функционального преобразователя 31, а второй вход восьмого блока 25 умножения - к выходу второго блока 12 умножения, причем выходы первого 2, двенадцатого 49 и четырнадцатого 54 сумматоров, а также элемента 62 слежения-хранения, первого 7 и четвертого 16 блоков умножения выполнены с возможностью подключения к следящим приводам линейного перемещения основания манипулятора по оси «X» и соответствующих степеней подвижности манипулятора, последовательно соединенные первый 76 и второй 77 ключи, третий вход восьмого сумматора 38 выполнен с возможностью подключения к выходу датчика положения следящего привода 78 линейного перемещения основания манипулятора по оси «Y», а вход этого привода подключен к выходу второго ключа 77, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор 79, первый вход которого подключен к выходу четвертого источника 80 постоянного сигнала со значением суммы длин второго и третьего звеньев, а его второй вход через третий ключ 81 - к выходу десятого функционального преобразователя 46, и первый пороговый элемент 82, последовательно соединенные блок 83 взятия модуля, вход которого подключен к выходу восьмого сумматора 38 и первому входу первого ключа 76, второй пороговый элемент 84 и двадцатый сумматор 85, второй вход которого подключен к выходу первого порогового элемента 82 и второму входу второго ключа 77, а выход - ко входу прерывания работы блока 1 задания программы и вторым входам первого 76 и третьего 81 ключей.

На чертежах введены следующие обозначения: q_i - обобщенная координата степени подвижности i манипулятора - это управляемые координаты соответствующих приводов манипулятора r(t) - вектор, задающий положение характерной точки схвата р в трехмерном пространстве ACКXYZ; X₁Y₁Z₁ - связанная с манипулятором система координат (ССК), оси которой всегда параллельны соответствующим осям Х,Y и ZACК; a(t) и b(t) - единичные векторы, расположенные в плоскости схвата и определяющие его ориентацию в АСК; t - текущий момент времени; а_х, а_у, a_z, b_x, by, b_z - соответствующие координаты векторов а и b в АСК; e_i - единичные векторы, совпадающие с осями шарниров и призматических пар степеней подвижности i манипулятора L₁, L₂, L₃, L₄ - длины соответствующих звеньев манипулятора. Отсчет обобщенных координат манипулятора начинается из его положения, показанного на фиг.2. Движение вращательных степеней против часовой стрелки считается положительным. Направление вращения определяется относительно соответствующих векторов e_i, если взгляд направлен от стрелки к основанию вектора e_i.

Устройство работает следующим образом. Блок 1 вырабатывает координаты r_x, r_y, r_z вектора r на оси XYZ, определяющие текущее положение характерной точки р схвата манипулятора, а также текущие координаты векторов а и b, определяющих ориентацию этого схвата в АСК (фиг.2) в конкретный момент времени. Причем являющиеся функциями времени координаты rx, r_y и r_z формируются, соответственно, на первом, четвертом и шестом выходах блока 1 задания программы, координаты а_х, а_у и a_z - соответственно, на втором, третьем и пятом выходах, а координаты bx, by и b_z - соответственно, на восьмом, седьмом и девятом выходах этого блока.

Предлагаемое устройство обеспечивает формирование требуемых сигналов управления, которые необходимо подать одновременно на все семь приводов манипулятора (фиг.2), установленных в соответствующие степени подвижности для обеспечения задаваемого блоком 1 закона перемещения его схвата в ACКXYZ, т.е. закона изменения векторов r(t), a(t) и b(t). Отсчет обобщенных координат манипулятора начинается из его положения, показанного на фиг.2. На обобщенные координаты манипулятора накладываются ограничения: - где

Из фиг.2 видно, что в АСК всегда выполняется равенство

Первый положительный вход сумматора 2 имеет единичный коэффициент усиления, его второй отрицательный вход - коэффициент усиления L₄. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал

Первые отрицательные входы сумматоров 38 и 40 (со стороны блока 1) имеют коэффициенты усиления Z₄, их вторые положительные входы - коэффициенты усиления, равные единице, а третий отрицательный вход сумматора 38 - коэффициент усиления, равный единице. В результате на выходах этих сумматоров, соответственно, формируются сигналы, равные

Если объекты работ все время находятся в рабочей зоне манипулятора, то q₇=0. Нулевым сигналом с выхода элемента 81, имеющего характеристику где σ - малая отрицательная величина, ключ 76 нулевым сигналом с выхода сумматора 85 замыкает выход сумматора38 и информационный вход ключа 77, но выход этого ключа нулевым сигналом с выхода элемента 81 разомкнут с этим информационным входом, поэтому на вход привода 78 входной сигнал свыхода сумматора 38 не подается. Нулевым сигналом с выхода сумматора 85 блоку 1 разрешена работа по программе, а ключ 81 замкнут, и подает сигнал с преобразователя 46 на вход сумматора 79.

Части протяженных объектов или другие объекты могут находиться на значительном расстоянии от начала АСК. Поэтому для выполнения требуемых рабочих операций в АСК основание манипулятора может быть перемещено вместе с его ССК на большие расстояния параллельно оси X непрерывно, а параллельно оси Y дискретно на величину q₇. После указанного дискретного перемещения манипулятор продолжает работу в ССК с объектами непрерывно с требуемой ориентацией рабочих инструментов.

Источник 41 вырабатывает сигнал L₁. Первый отрицательный (со стороны источника 41) и второй положительный входы сумматора 42 имеют единичные коэффициенты усиления, в результате на выходе этого сумматора формируется сигнал, равный (R_z-L₁). Источник 64 вырабатывает сигнал ƒ₂=-L₂/L₃. На выходе блока 43 формируется сигнал (R_z-L₁)f₂, a на выходе блока 71 - сигнал (R_y-q₇)ƒ₂. Квадраторы 44 и 72 имеют коэффициент усиления В результате на их выходах, соответственно, формируются сигналы где Первый и второй положительные входы сумматора 45 имеют коэффициенты усиления 4, поэтому на его выходе формируется сигнал Функциональный преобразователь 46 реализует функцию извлечения квадратного корня. В результате на его выходе формируется сигнал

На выходе источника 80 формируется постоянный сигнал L₂+L₃. Первый положительные вход сумматора 79 (со стороны ключа 81) имеет коэффициент усиления а его второй отрицательный вход - единичный коэффициенты усиления, поэтому на выходе сумматора 79 формируется сигнал который является индикатором приближения точки W к своему предельному значению относительно оси е₂ на границе рабочей зоны манипулятора, поскольку сигнал задает текущее программное расстояние от оси е₂ до точки W манипулятора. Пока в начале работы манипулятора обрабатываемые объекты находятся в его исходной рабочей зоне и q₇=0, на выходе сумматора 79 формируется сигнал меньше σ, на выходе элемента 82 устанавливается сигнал 0 и ключ 77 остается разомкнутым. В этом состоянии ССК и АСК совпадают.

На выходе блока 39 формируется сигнал (R_y-q₇)/(R_z-L₁). Квадратор 65 имеет единичный коэффициент усиления. В результате на его выходе формируется сигнал Квадратор 68 имеет коэффициент усиления Поэтому на его выходе формируется сигнал

Источник 67 имеет на выходе единичный сигнал. Первый и третий отрицательные входы сумматора 66 и второй положительный его вход имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на его выходе формируется сигнал, равный Квадратор 70 имеет коэффициент усиления В результате на его выходе получается сигнал

Первый положительный и второй отрицательный входы сумматора 69 имеют единичные коэффициенты усиления. Поэтому на его выходе формируется сигнал а на выходе блока 47 сигнал Функциональный преобразователь 48 реализует функцию arcsin. Поэтому на его выходе формируется сигнал

Функциональный преобразователь 75 реализует функцию причем arctg принимает значения от -π до 0 (фиг.1). Сумматор 49 имеет первый положительный и второй отрицательный входы с единичными коэффициентами усиления. На его выходе формируется сигнал

Функциональный преобразователь 50 реализует функцию sin. На выходе блока умножения 51 реализуется сигнал ƒ₂sinq₂. Первый положительный вход сумматора 52 имеет единичный коэффициент усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления, равный 1/L₃, поэтому на его выходе формируется сигнал ƒ₁+ƒ₂sinq₂. Функциональный преобразователь 53 реализует функцию arcsin.

Первый положительный и второй отрицательный входы сумматора 54 имеют единичные коэффициенты усиления. На выходе этого сумматора формируется сигнал q₃=arcsin(ƒ₁+ƒ₂sinq₂)-q₂.

Первый и второй положительные входы сумматора 55 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал ϕ=q₂+q₃. Функциональные преобразователи 31 и 56 реализуют функции cos и sin, соответственно. На выходе блока 32 формируется сигнал a_ycosϕ. Первый и второй положительные входы сумматора 33 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал a_ycosϕ+a_zsinϕ.

Функциональный преобразователь 35 реализует функцию arccos. На его выходе имеем сигнал arccos(a_ycosϕ+a_zsinϕ). Этот сигнал определяет лишь абсолютную величину обобщенной координаты q₅. Для определения знака q₅ следует учесть, что, если угол между положительным направлением оси у и проекцией вектора а на плоскость XY больше, чем угол между тем же направлением оси Y и проекцией вектора R на плоскость XY, то q₅ имеет положительное значение, а в противном случае - отрицательное.

На выходе блока 17 деления формируется сигнал а_х/а_у. Функциональный преобразователь 18 реализует функцию arctg. При а_y→0 сигнал на выходе блока 17 стремится к максимальному возможному значению. При этом функциональный преобразователь 18 настраивается так, чтобы при а_у→0 в зависимости от знака а_х, на его выходе был бы сигнал π/2 или -π/2. При формировании сигнала а_у блоком 1 следует избегать а_у=0 точно.

Блок 3 деления имеет на выходе сигнал R_x/(R_y-q₇). Функциональный преобразователь 4 реализует функцию arctg. Первый положительный и второй отрицательный входы сумматора 5 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на его выходе формируется сигнал α, равный разности углов, которые составляют с положительным направлением оси Y соответственно проекции векторов а и R на плоскость XY. На выходе релейного элемента 6 реализуется сигнал, равный В результате на выходе блока 7 формируется сигнал q₅=±arccos(a_ycosϕ+a_zsinϕ).

Функциональный преобразователь 8 реализует функцию (-sin). Блок 9 деления имеет на выходе сигнал Функциональный преобразователь 10 реализует функцию arccos. В результате сигнал на его выходе определяет абсолютную величину координаты q₄. Определение знака этой координаты осуществляется при сравнении координаты вектора со значением координаты того же вектора е₆ при q₄=0, т.е. При положительном знаке q₅ координата q₄ имеет положительный знак, если в противном случае - отрицательный. При отрицательном знаке q₅ координата q₄ имеет положительный знак, если в противном случае - отрицательный.

Функциональный преобразователь 73 реализует функцию cos. На выходе блока 57 формируется сигнал

Первый отрицательный и второй положительный входы сумматора 58 имеют единичные коэффициенты усиления. На выходе этого сумматора формируется сигнал Этот сигнал поступает на вход элемента 59, на выходе которого формируется сигнал На выходе релейного элемента 74 формируется сигнал В результате на выходе блока 60 формирует сигнал, определяющий знак обобщенной координаты q₄, а на выходе блока 61 - сигнал

Элемент 62 обеспечивает работоспособность устройства при q₅→0, когда на вход делителя блока 9 поступает близкий к нулю сигнал, т.е. когда этот блок может работать с недопустимо большой погрешностью. При q5→0 элемент 62 сохраняет значение q₄ неизменным до тех пор, пока q₅ находится в опасной для блока 9 зоне. Элемент 62 управляется релейным элементом 63, имеющим характеристику где А - малая положительная величина. Элемент 62 находится в режиме хранения, когда |sinq₅|<Δ, и в режиме слежения, когда |sinq₅|>Δ.

Обобщенную координату q₆ можно определить из скалярного произведения векторов

Функциональный преобразователь 29 реализует функцию sin. На выходе блока 30 формируется сигнал, равный b_xsinq₄. Функциональный преобразователь 11 реализует функцию cos. На выходе блока 12 формируется сигнал cosq₄sinϕ, а на выходе блока 13 - сигнал b_ycosq₄sinϕ. На выходе блока 36 формируется сигнал cosϕcosq₄, а на выходе блока 37 сигнал b_zcosϕcosq₄. Первый отрицательный, второй и третий положительные входы сумматора 14 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигнал (b_xsinq₄ - b_ysinϕcosq₄+b_zcosϕcosq₄). Функциональный преобразователь 15 реализует функцию arccos. На его выходе формируется сигнал, равный абсолютному значению координаты q₆.

Для определения знака q₆ используется векторное произведение векторов е₅ и b. Если γ=е₅×b совпадает с вектором а, то q₆ положительна, в противном случае - отрицательна. В силу введенных ограничений на обобщенные координаты манипулятора невозможно одновременное обнуление проекций векторов γ и а на оси координат X и Y. В результате о совпадении направлений векторов γ и а можно судить, анализируя только две их проекции: на оси Х и Y.

На выходе блока 25 формируется сигнал b_zsinϕcosq₄. Ha выходе сумматора 26, имеющего на первом и втором отрицательных входах единичные коэффициенты усиления, формируется сигнал γ_х=-b_zcosq₄sinϕ - b_ycosq₄cosϕ, а на выходе блока 28 - сигнал γ_xa_x. На выходе сумматора 23, имеющего на первом отрицательном и втором положительном входах единичные коэффициенты усиления, формируется сигнал γ_y=b_xcosq₄cosϕ-b_zsinq₄, а на выходе блока 19 - сигнал γ_ya_y. Первый и второй положительные входы сумматора 20 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на его выходе формируется сигнал β=γ_ха_х+γ_уа_у. Если сигнал β положительный, то q₆ имеет знак "плюс", в противном случае - "минус", т.к. на выходе релейного элемента 21 формируется сигнал В результате на выходе блока 16 формируется сигнал q₆=±arccos(b_xsinq₄-b_ysinϕcosq₄+b_zcosϕcosq₄).

Если в процессе описанной выше работы манипулятора его точка W при некотором значении R_y подходит к границе рабочей зоны, и на выходе сумматора 79 формируется сигнал больше σ, то на выходе элемента 82, появляется сигнал, равный единице, который замыкает ключ 77 и подается на первый положительный вход сумматора 85, имеющий единичный коэффициент усиления. Одновременно на его второй отрицательный вход с коэффициентом усиления, равным единице, поступает нулевой сигнал с выхода элемента 84, имеющего характеристику (σ₁>0 - малая величина, зависящая от особенностей манипулятора), поскольку в указанное время q₇=0 и сигнал |R_y-q₇| на входе элемента 84 больше σ₁. В результате сигнал на выходе сумматора 85 становится равным единице, который размыкает ключи 76, 81, и на их выходах сохраняются постоянные исходные значения.

Одновременно на вход привода 78 с выхода ключа 76 поступает сигнал R_y-q₇=const, приводящий этот привод в движение, изменяющее q₇,a единичный сигнал с выхода сумматора 84, поступая на вход блока 1, прерывает изменение во времени всех девяти его выходных сигналов. В результате расположение рабочего инструмента манипулятора стабилизируется в АСК, а основание манипулятора вместе с его ССК и рабочей зоной смещается вдоль оси Y АСК на расстояние, близкое к q₇. По мере изменения q₇ конфигурация манипулятора тоже изменяется, сохраняя неизменные координаты его точки р и векторов а и b в АСК.

Процесс отработки приводом 78 входного сигнала R_x-q₇=const (при q₇=0) продолжается до тех пор, пока |R_y-q₇|≥σ₁, но когда это условие прекращает выполняться, на выходе элемента 84 появляется сигнал, равный 1, а на выходе сумматора 85-сигнал, равный 0. Этот сигнал в течение некоторого времени (с задержкой) вновь запускает работу блока 1, на всех выходах которого в реальном масштабе времени начинают изменяться соответствующие сигналы. Ключи 76 и 81 вновь замыкаются, на их выходах появляются новые сигналы с учетом текущих значений R_y-q₇(q₇≠0) и R_z. Сигналы на выходах элементов 82 и 84 обнуляются, сохраняя нулевой сигнал на выходе сумматора 85. Ключ 77 размыкается, фиксируя очередное значение q₇ на время выполнения манипулятором очередных операций по описанному выше алгоритму в уже смещенной вместе с ССК новой (в АСК) рабочей зоне манипулятора по изменяемым во времени выходным сигналам блока 1. При этом значение R_x в АСК изменяется по программе независимо от текущего значения q₇.

Описанная выше работа манипулятора будет происходить до момента его очередного подхода к границе рабочей зоны. После этого на некоторое время опять произойдет остановка работы блока 1 и будет выполнено очередное требуемое автоматическое смещение основания манипулятора вместе с его ССК вдоль оси Y АСК на очередное значение q₇. Указанная процедура чередования выполнения манипуляционных операций и смещений основания манипулятора будет повторяться до выполнения им всех работ, определяемых блоком 1.

Таким образом, с помощью предложенного устройства удается не только полностью автоматически решать обратную задачу кинематики для манипулятора, изображенного на фиг.2, т.е. формировать все сигналы q_i(t) которые поступают на следящие приводы всех его степеней подвижности, но и обеспечивать перемещение характерной точки р схвата в трехмерном пространстве во времени по заданной вектором r(t) траектории с заданной векторами a(t) и b(t) ориентацией схвата даже при значительном увеличении его рабочей зоны в горизонтальной плоскости АСК. Практическая реализация этого устройства не вызывает затруднений, так как оно реализовано с помощью типовых элементов и блоков.

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для создания систем управления многозвенными манипуляторами. Устройство управления позволяет сформировать соответствующий сигнал управления дополнительной степенью подвижности манипулятора, который обеспечивает перемещение основания манипулятора на большие расстояния с заданной ориентацией его схвата в процессе выполнения рабочих операций, в том числе, на протяженных в горизонтальной плоскости объектах, что позволяет существенно расширить зону работ манипулятора с различными объектами. Таким образом использование изобретения позволяет расширить технологические возможности манипулятора. 2 ил.

Устройство для программного управления манипулятором с пятью поворотными степенями подвижности и перемещаемым в горизонтальной плоскости по двум линейным степеням подвижности основанием, содержащее блок задания программы, по каждой регулируемой координате привод, последовательно соединенные первый сумматор, первый вход которого подключен к первому выходу блока задания программы со значением проекции «r_x» на ось «X» абсолютной системы координат вектора «r», определяющего текущее положение характерной точки «Р» схвата манипулятора, первый блок деления, первый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», второй сумматор, первый релейный элемент, первый блок умножения, второй функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», второй блок деления и третий функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «cos», второй блок умножения, третий блок умножения, второй вход которого подключен к восьмому выходу блока задания программы со значением проекции «b_y» на ось «Y» абсолютной системы координат единичного вектора «b», расположенного в плоскости схвата манипулятора и определяющего его ориентацию в абсолютной системе координат, третий сумматор, пятый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», и четвертый блок умножения, последовательно соединенные третий блок деления и шестой функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные пятый блок умножения, четвертый сумматор и второй релейный элемент, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока умножения, последовательно соединенные шестой блок умножения, пятый сумматор, выход которого соединен с первым входом пятого блока умножения, а его второй вход - с выходом седьмого блока умножения, последовательно соединенные восьмой блок умножения, первый вход которого подключен к девятому выходу блока задания программы со значением проекции «b_z»упомянутого вектора «b» на ось «Z» абсолютной системы координат, шестой сумматор, второй вход которого через девятый блок умножения соединен с восьмым выходом блока задания программы, десятый блок умножения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока задания программы со значением «а_х» проекции единичного вектора «а» на ось «X», расположенного в плоскости схвата манипулятора перпендикулярно вектору «b» и определяющего ориентацию этого схвата в абсолютной системе координат, со вторым входом первого сумматора и с первым входом третьего блока деления, а его выход - со вторым входом четвертого сумматора, последовательно соединенные седьмой функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», вход которого подключен ко входу четвертого функционального преобразователя, и одиннадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с первым входом седьмого блока умножения и седьмым выходом блока задания программы со значением проекции «b_x» упомянутого вектора «b» на ось «X», его выход - со вторым входом третьего сумматора, а его первый вход - с первым входом шестого блока умножения, последовательно соединенные восьмой функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «cos», двенадцатый блок умножения, седьмой сумматор, второй вход которого через тринадцатый блок умножения подключен ко второму входу второго блока умножения, и девятый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arccos», выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные четырнадцатый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом восьмого функционального преобразователя, а второй - с выходом четвертого функционального преобразователя, и пятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, восьмой сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом блока задания программы со значением проекции «а_у» упомянутого вектора «а» на ось «Y» и вторыми входами третьего блока деления и пятого блока умножения, его второй вход - с четвертым выходом блока задания программы со значением проекции «r_y» упомянутого вектора «r» на ось «Y», а выход - со вторым входом первого блока деления и первым входом четвертого блока деления, девятый сумматор, первый вход которого соединен с пятым, а второй - с шестым выходом блока задания программы со значением проекции «r_z» упомянутого вектора «r» на ось «Z», последовательно соединенные первый источник постоянного сигнала со значением длины первого звена манипулятора, десятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом девятого сумматора, шестнадцатый блок умножения, первый квадратор, одиннадцатый сумматор, десятый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде извлечения квадратного корня, пятый блок деления, одиннадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arcsin», двенадцатый сумматор, двенадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», семнадцатый блок умножения, тринадцатый сумматор, тринадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arcsin», четырнадцатый и пятнадцатый сумматоры, вторые входы которых подключены к выходу двенадцатого сумматора, четырнадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «sin», восемнадцатый блок умножения, шестнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с пятым выходом блока задания программы со значением проекции «a_z» упомянутого вектора «а» на ось «Z» и вторым входом тринадцатого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу четырнадцатого функционального преобразователя, третий релейный элемент, девятнадцатый блок умножения, двадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, и элемент слежения-хранения, второй вход которого через четвертый релейный элемент подключен к выходу второго функционального преобразователя, а его выход - ко входу четвертого функционального преобразователя, последовательно соединенные второй источник постоянного сигнала со значением отношения длины второго звена к длине третьего звена, взятым с минусом, второй квадратор, семнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с третьим источником постоянного единичного сигнала, его третий вход через третий квадратор соединен с выходом десятого сумматора и вторыми входами четвертого блока деления и тринадцатого сумматора, восемнадцатый сумматор, выход которого соединен со вторым входом пятого блока деления, а его второй вход через четвертый квадратор - со вторым входом первого блока деления, и последовательно соединенными двадцать первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго источника постоянного сигнала и вторым входам шестнадцатого и семнадцатого блоков умножения, и пятый квадратор, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора, пятнадцатый функциональный преобразователь, реализующий функцию преобразования в виде «cos», вход которого соединен со входами второго функционального преобразователя и пятого релейного элемента, а выход - со вторым входом восемнадцатого блока умножения, шестнадцатый функциональный преобразователь, имеющий функцию преобразования в виде «arctg», вход которого соединен с выходом четвертого блока деления, а выход - со вторым входом двенадцатого сумматора, причем вторые входы шестого и пятнадцатого блоков умножения подключены к девятому выходу блока задания программы, второй вход второго блока деления подключен ко второму выходу блока задания программы, вторые входы седьмого и девятого блоков умножения - к выходу четырнадцатого блока умножения, третий выход блока задания программы - ко второму входу двенадцатого блока умножения, выход пятого релейного элемента - ко второму входу девятнадцатого блока умножения, выход пятнадцатого сумматора - ко входу восьмого функционального преобразователя, а второй вход восьмого блока умножения - к выходу второго блока умножения, причем выходы первого, двенадцатого и четырнадцатого сумматоров, а также элемента слежения-хранения, первого и четвертого блоков умножения выполнены с возможностью подключения к следящим приводам линейного перемещения основания манипулятора по оси «X» и соответствующих степеней подвижности манипулятора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные первый и второй ключи, третий вход восьмого сумматора выполнен с возможностью подключения к выходу датчика положения следящего привода линейного перемещения основания манипулятора по оси «Y», а вход этого следящего привода подключен к выходу второго ключа, последовательно соединенные девятнадцатый сумматор, первый вход которого подключен к выходу четвертого источника постоянного сигнала со значением суммы длин второго и третьего звеньев, а его второй вход через третий ключ - к выходу десятого функционального преобразователя, и первый пороговый элемент, последовательно соединенные блок взятия модуля, вход которого подключен к выходу восьмого сумматора и первому входу первого ключа, второй пороговый элемент и двадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого порогового элемента и второму входу второго ключа, а выход - ко входу прерывания работы блока задания программы и вторым входам первого и третьего ключей.