Устройство для управления манипулятором Советский патент 1984 года по МПК G05B11/00 

Изобретение относится к робототе нике и может быть использовано при создании манипуляторов для роботов окрасчиков. Известно устройство для управле ния манипуляторами, содержащее пул управления и по каждой регулируемо координате сервоусилитель, привод и датчик положения, которое работае только по жесткой программе ij . Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой координате последовательно соед ненные соответствующие сервоусилитель и привод, связанный с соответствукицим датчиком положения, выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя 2j. Недостатками известного устройст ва являются необходимость обучения робота и записи программы в память ЧТО снижает производительность робота при мелкосерийном производстве и требует большого объема памяти для записи траектории при его обучении. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выполнения заданного технологического процесса без операции обучения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой координате последовательно соединенные соответствующие сервоус и привод, связанный с соответствующим датчиком положения, выход которого подключен к входу соот ветствующего сервоусилителя, введены установленные на каретке источники и приемники излз 1ения, блок сравнения, первый синусный вычислитель, первый и второй источники опорного сигнала, последовательно соединенные второй синусный вычислитель и первый блок деления, а так же последовательно включенные сумма тор, третий синусный вьиислитель и второй блок деления,- второй вход которого через второй синусньй вычислитель подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго сервоусилителя, соединенного третьим входом с выходом первого источника опорного сигнала, первый вход сумматора подключен к выходу второго датчика положения, а второй вход - к выходу третьего датчика положения и входу первого синусного вычислителя, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, подключенного выходом к второму входу первого сервоусилителя, третий вход которого соединен с выходом второго источника опорного сигнала, выходы приемников излучения подключены к входам блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего сервоусилителя. На фиг. 1 приведена кинематическая схема манипулятора; на фиг. 2 функциональная схема устройства. На фиг. 1 указаны X, Y, Z - оси координат, ОА, АВ и BD - звенья манипулятора ;Ср , ср, yij- углы поворота звеньев; тп - траектория перемещения; Уд, Vg, Удд - вектор ы скоростей соответствующих точек. Устройство содержит источники 1 излучения, приемники 2 излучения, каретку 3, блок 4 сравнения, первьй и второй источники 5 и 6 опорного сигнала соответственно, первый привод 7, первый датчик 8 положения, первый сервоусилитель 9, второй привод 10, второй датчик 11 положения, второй сервоусилитель 12, третий привод 13, третий датчик 14 положения, третий сервоусилитель 15, первый и второй синусные вычислители 16 и 17 соответственно, сумматор 18, третий синусный преобразователь 19, первый и второй блоки 20 и 21 делителя, поверхность 22 изделия. Устройство работает следукн им образом. При работе манипулятора должны выполняться следующие условия: точка В должна двигаться по траектории, совпадающей с направлением поверхности 22, звено BD (рабочий инструмент) должно двигаться, оставаясь перпеникулярным к траектории движения, линейная скорость точки В - Vn должна быть постоянна и равна Vjg.. Пусть манипулятор движется в плоскости ХО по траектории XOZ со скоростью Vg. При этом скорость очки В геометрически складывается из скоости точки А и скорости точки В в е вращательном движении вместе со 8«НОМ АВ Vfc V8д

Звено ОА имеет одну степень свободы - вращение вокруг шарнира О. Следовательно, для скорости Уд имеем

д D,. Г, с, Г, ,

(1)

V

гдейо - угловая скорость вращения

звена ОА;

f;, - длина звена ОА; О - угол между звеном ОА и

осью ОХ.

Скорость движения точки В относительно точки А Wf 2 2 где C3,2 угловая скорость вращения звена АВ; ,j - длина звена АВ; (2 угол между звеном АВ и на правлением звена ОА. Отсчет углов ( , tp С|а ведется от исходного положения манипулятор когда его звенья вытуняты вдоль оси ОХ. Из геометрических соотношений можно определить, что V V, А Sin ф2 V sinCCf + tfO РА В sin if2 Подставляя значения и Vn в (1) и (2), получаем (i УЁ. 1 sinCf2 « V9 sin(() fi 1 sinCf2 ИЗ (5) и (6) следует, что для движения рабочего инструмента по трае тории mn со скоростью Vg необходимо задать начальные углы Я дИСр2 поместить точку В (рабочий инструмент) перпендикулярно траектории движения тп (таким образом определ угол tf:) ) и поддерживать перпендикулярность рабочего инструмента пр дальнейшем движении по траектории автоматически вращая звено ОА со скоростью (f, , а звено АВ со скоростью (2 Структурная схема устройства управления может быть получена из приближенных уравнений, списывающи многокоординатный манипулятор как объект управления, а именно

а -( а( Д- первой координаты (7 о Д- второй координаты а cp-fa iCpj KjUj для третьей координаты

а,,- Ед, коэффициент

а,, 3 коэффициент J

и , Uj, ,1)3 - задающее воздействие на входе объекта управления;

К|, Kj , Kj -коэффициенты.

Подставим (5) и (6) в (7), полуsintf для и. -ср,.А sinq. KI первого звена (8) зшСсрг + Ч) tf второго звена. Под действием напряжений U и Uj которые формируются в источниках 5 и 6 опорного напряжения и подаются на сервоусилители 9 и 12, начинают двигаться первая и вторая координаты. В результате каретка 1 будет перемещаться, например, сверху вниз. Положение каретки 1 относительно рабочей поверхности 22 поддерживается неизменным за счет сигналов, снимаемых с выходов приемников 2. Сигналы с выходов приемников 2 подаются на блок 4 сравнения. При появлении разности сигналов на выходе блока 4 привод 13 начинает отрабатьшать рассогласование между приемниками 2, поворачивая каретку 1 до тех пор пока разность сигналов на выходе блока 4 не станет равной нулю. При вращении привода 13 изменяется и сигнал с датчика 4 положения пропорционально углу поворота Ср каретки 1. Этот сигнал через вычислитель 16 sincp подается на вход первого блока.20 деления. Одновременно с вращением привода 13 вращается и привод 10 и с его датчика 11 положения через вычислитель 17 на второй вход блока 20 деления подается значение sinCf сигнал с выхода блока 20 подается на вход сервоусилителя привода 7, который будет, отрабатьшать сиг«ал, вызванный изменением угла поворота Срз кареткой 1.

С вращением привода 7 вращается и привод 10, который отрабатьгоает сигнал, подаваемый на его вход с выхода второго блока 21 деления. На вход блока 21 с выхода вычислителя 17 подается сигнал, пропорциональный из второй вход блока 21 подается сигнал, пропорциональный синусу суммы углов cfj + 3 который снимается с выхода вычислителя 19 суммы двух углов.

Отрабатывая рассогласование по описанному вьше. алгоритму, приводы 7 и 10 перемещают каретку 1 по контуру поверхности 22, так, что положение рабочего инструмента относительно этой поверхности остается все время перпендикулярным.

Применение, изобретения позволит за счет исключения операции обучения расширить функциональные возможности манипулятора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее по первой, второй и третьей регулируемой койрдинате последовательно соединенныё сервоусилитель и привод, связан- ный с соответствуюпщм датчиком положения, выход которого подключен к входу соответствующего сервоусилителя ,о тли чающее ся. тем, что, с целью распюрения;функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения заданного технологического процесса без операции обучения, устройство содержит установлен ные на картотеке источники и приемники излучения, блок сравнения, первый синусный вычислитель, первый и второй источники опорного сигнала, последовательно соединенные второй синусный вычислитель и первый блок деления, а также последовательно включенные сумматор, третий синусньй вычислитель и второй блок деления, ,. второй вход которого через второй синусный вьгаислитель подключен к выходу второго датчика положения, а выход - к второму входу второго сервоусилителя, соединенного третьим входом с выходом первого источника опорного сигнала, первый вход сумматора подключен к выходу второго г датчика положения, а второй вход к выходу третьего датчика положения и входу первого синусного вычислителя, выход которого соединен с вторым входом первого блока деления, подключенного выходом к второму входу первого сервоусилителя, третий вход которого, соединен с выходом второго источника опорного сигнала, выходы приемников излучения подключены к х входам блока сравнения, выход кото1 рого соединен с вторым входом третьего сервоусшштеля. ю д

15

16 и

f4

фиг. 2