Устройство для управления манипулятором Советский патент 1986 года по МПК G05B19/00 

to ел

ОО

ts5 1 Изобратение относится к автоматическому управлению и может быть применено в системах управления манипуляторами, а в частности для управления манипуляторами, звенья которых соединены ромбообразно. Известно устройство управления ромбическим манипулятором, содержащее задатчик, соединенный своими выходами с регистром адреса и регистром координаты, выходы которых подключены к дешифратору, и первым входом преобразователя соответственно, причем выход дешифратора соединен с вторыми входами преобразователя, а его выходы через соответствующие блоки управления, подключены к активным узлам вращения 1j. Недостатком данного устройства является то, что внешнее соединение каждого ромбического звена с устройством управления ограничивает рабочую зону манипулятора. Расположение боль шого количества линий связи внутри звеньев манипулятора увеличивает раз меры шарнирных соединений, т.е. его габариты, и ухудшает гибкость поворота. Наиболее близким к изобретению являетсА устройство для управления , манипулятором, содержащее три последовательно соединенных блока управления, усилители мощности, двигатели и датчики положения, последовательно соединенные четвертый блок управле. ння, сумматор, усилитель мощности, датчик и вычислительньй блок, други входы которого соединены к выходам , первого и второго датчика, а выходы подключены к входам второго и четвер того блоков управления, а их вторые входы соединены с соответствую1цими выходами задатчика сигналов, другой выход которого подключен к первому входу первого блока управления,а ег второй вход соединен с выходом первого датчика, выход третьего датчик подключен к первому входу третьего блока управления, второй вход кото рого соединен со входом второго бло ка управления,а его выход с входом последовательно соединенных второго сумматора, пятого усилителя мощности и пятого двигателя, со входом инвертора, со входом последовательн соединенных шестого усилителя мощности и шестого двигателя, седьмой ,и восьмой двигатели через соответ722ствующие усилители мощности подключены к выходу инвертора 21. Недостатком известного устройства является то, что оно ограничивает рабочую зону манипулятора и ухудшает гибкость поворота за счет большого количества линий связи между манипулятором и устройством управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для управления за счет расширения рабочей зоны ма.нипулятора и улучшения гибкости поворота. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задатчик сигналов, инвертор, источник питания и двигатели, дополнительно введены пороговые элементы, блок выделения модуля, дешифратор, последовательно соединенные генератор импульсов, генератор пилообразного напряжения, компаратор и первый ключ, последовательно подключенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь, второй и третий ключи, а также последовательно соединенные коммутатор, блок выделения знака и четвертый ключ, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам источника питания соответственно, а выход - к второму входу первого ключа, соединенного выходом с первыми входами пороговых элементов, выходы которых подключены к входам соответствующих двигателей, а вторые входы - к выхолу третьего ключа, соединенного вторым входом с выходом компаратора, второй вход ко-. торого подключен к выходу блока выделения модуля, соединенного входом с выходом коммутатора, первые входы которого подключены к выходам задатчика сигналов, а вторые входы к первьм выходам дешифратора, соединенного вторым выходом с вторым входом счетчика, выход которого подключен к входу дешифратора, а вход - к выходу генератора импульсов, вход инвертора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход с вторым входом второго ключа, третий вход которого подключен к выходу . блока вьщеления знака. Пороговые элементы содержат делитель, вход которого соединен с первым входом порогового элемента, а выход - с последовательно соединенными встречно включенными первым и вто3рым светодиодами, первьй и второй тиристоры включены встречно-параллель но, а их управляющие электроды соединены через соответствующие сопротивления со своими анодами и через два соответствующих параллельно сое диненных в прямом направлении фотодиода - со своими катодами, причем фотодиоды объединены попарно и соединены с соответствующими светодиодами . На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 конкретная реализация пороговых элементов. Устройство для управления ромбическим манипулятором содержит двигатели 1, пороговый элемент 2, ключ 3, цифроаналоговьй преобразователь (ЦАП), двоичньш счетчик 5, генерато 6 импульсов, генератор 7 пилообразного напряжения (ГПН), компаратор 8 блок 9 выделения модуля, блок 10 выделения знака, коммутатор 11, дешифратор 12, задатчик 13 сигналов, ключ 14, инвертор 15 и ключи 16 и 1 Пороговьй элемент 2 (фиг. 2) содержит делитель 18, светодиоды 19 и 20, тиристоры 21 и 22, сопротивления 23 и 24 н фотодиоды 25-28. Устройство работает следующим образом. В задатчике 13 в соответствии с выбранным для каждого двигателя законом управления задаются управляющие напряжения. Включение двигателе производится последовательно. Порядок включения и выбор соответствующих им управляющих напряжений, уста новленных в задатчике 13, определяю ся состоянием счетчика 5. Количеств разрядов счетчика 5 выбирается из у ловия где m - количество разрядов; п - количество независимо равляемых двигателей. Каждому состоянию счетчика 5 соо ветствует вполне определенное напря жение на выходе ЦАП 4 и определенно состояние коммутатора 11. Величина напряжения на выходе ЦАП 4 определя двигатель, а состояние коммутатора определяет соответствующее этому дв гателю управляющее напряжение. 72 Частота опроса задатчика 13 и частота выбора двигателей определяются задающим генератором 16. Частота следования импульсов генератора 6 выбирается из условия где частота генератора; число двигателей; постоянная времени двигателя. Очередной импульс генератора 6, приходящий на входы счетчика 5 и генератора 7 пилообразного напряжения, запускает ГПН 7 и изменяет состояние счетчика 5. В соответствии с новым состоянием счетчика 5 изменяется напряжение на выходе ЦАП 4 и коммутатор 11 подключает следующее . управляющее напряжение к входам блока 9 выделения модуля и блока 11 сигнатуры. Для преобразования двоичного кода счетчика 5 в код, необходимый для управления коммутатором 11, используется дешифратор 12. Последний используемый выходной разряд дешифратора соединен с обнуляющим входом счетчика 5 для соответствия максимального кода счетчика 5 количеству заданных управляющих напряжений. Абсолютное значение управляющего напряжения на выходе блока 9 выделения модуля сравнивается в компараторе 8 с напряжением ГПН 7. Б результате сравнения на выходе компаратора 8 формируется импульс, ширина которого пропорциональна величине абсолютного значения управляющего напряжения. Импульс с выхода компаратора 8 по управляющему входу включает ключ 16. На время действия этого импульса и при отсутствии управляющего напряжения по управляющему входу ключа 14 подключается выход ЦАП 4 к входам пороговых элементов 2. При воздействии управляющего напряжения по управляющему входу ключа 14 подключается выход ЦАП 4 к пороговым элементам 2 через инвертор 15. При этом подключаются двигатели тех активных узлов вращения, в которых пороговьй элемент 2 настроен на величину напряжения , появившуюся на выходе ЦАП 4. Время подключения двигателей равно ширине управляющего импульса на входе ключа 16. Направление вращения двигателей определяется знаком управ ляющего напряжения, который огсределяется.в блоке 10 и управляет ключом 17 полярности напряжения питания. Для устранения неоднозначности, возникающей на входах активньпс узлов вращения при нулевом состоянии счетчика 5 или отключении ключом 16 входа пороговых элементов 2 от выхода ДАЛ 4, количество разрядов на входе ЦАП 4 выбирается на единицу больше, чем количество разрядов счетчика 5 и старший разряд на входе ЦАП 4 постоянно находится в единичном состоянии. Поступление очередного импульса с генератора 6 изменяет состояние счетчика 5, на выходе ЦАП 4 появляет ся следующее управляющее напряжение и вкJmчaeтcя другой двигатель. При возврате счетчика 5 в первоначальное состояние цикл работы устройства повторяется. I Таким образом, на каждый двигатель или на каждуюгруппу независимо управляемых двигателей поступает импульсное управляющее воздействие. Это воздействие характеризуется амплитудой импульсов, определяемой величиной напряжения источника питания и выбранной таким образом, чтобы обеспечить достижение двигателем номинальной скорости вращения при максимальной длительности импульсов поступающих на один двигатель, посто янной частотой следования и длительностью импульсов, прямопропорциональ ной соответствующему управляющему напряжению. Это позволяет управлять работой манипулятора, изменяя положение его рабочего органа в зависимос ти от задания, т.е. воспроизводить все функции манипулятора, выполняемые им в известном техническом решении 21. Работа порогового элемента (фиг. 2) происходит следующим образом. При несовпадении напряжения на выходе делителя 18 и на входе порог вого элемента один из светодиодов 19 или 20, в зависимости от направления протекающего тока, излучает энергию. При этом соответствующие ф тодиоды 25 и 27 или 26 и 28 открыты а тиристоры 21 и 22 заперты. Как только напряжение на входе порогово го элемента и на выходе делителя со адут, ток в цепи светодиодов отсуттвует и все фотодиоды заперты. Тиристоры 21 или 22, в зависимоси от знака питающего напряжения, ткрьшаются и вклк1чят двигатель. осле окончания управляющего импульа срабатьшает ключ 3 (фиг, 1), разыкает цепь питания и гасит тиристор. елителем выбираются различные порои срабатывания порогового элемента, величина зоны нечувствительности отодиодов определяет ширину порога рабатывания. При нормальной работе порогового лемента 2 при смене знака питающего апряжения необходимо изменить полярость выходного напряжения ЦАП 4. зменение полярности напряжения, потупающего на входы пороговых элеменов 2 производится ключом 14 и инверором 15 по управляющему сигналу с лока 12 сигнатуры. Применение предложенного устройства по сравнению с известным позволяет втрое сократить количество линий связи манипулятора с устройством управления в случае использования однозвенного ромбического манипулятора. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить размеры шарнирных соединений, увеличить рабочую зону манипуля-. тора и улучшить гибкость поворота. Формула изобретения 1. Устройство для управления манипулятором, содержащее задатчик сигналов, источник питания и двигатели, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения зоны обслуживания манипулятораs в него дополнительно введены пороговые элементы, блок выделения модуля, дешифратор, последовательно соединенные генератор импульсов, генератор Iпилообразного напряжения, компаратор и первый ключ, последовательно подключенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь, второй и третий ключи, а также последовательно соединенные коммутатор, блок выделения знака и четвертый ключ, второй и третий входы которого подключены к первому и второму выходам источника питания соответственно, а выход - к второму входу первого ключа, соединенного выходом с первыми входами пороговых 7 элементов, выходы которых подключены к входам соответствующих двигателей, а вторые входы - к выходу третьего ключа, соединенного вторым входом с выходом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока выделения модуля, соединен ного входом с выходом коммутатора, первые входы которого подключены к выходам задатчика сигналов, а вто рые входы - к первым выходам дешифратора, соединенного вторым выходом с вторым входом счетчика, выход которого подкл)гчен к входу дешифратора, а вход - к выходу генератора импульсов, вход инвертора соединен выходом цифроаналогового преобразов теля, а выход - с вторь м входом второго ключа, третий вход которого 728 подключен к выходу блока выделения знака. 2. Устройство по п. 1, о т Л ичающееся тем, что пороговьй элемент содержит делитель, вход которого соединен с первым входом порогового элемента, а выход - с последовательно соединенными встречно включенными первым и вторым светодиодами, первый и второй тиристоры включены встречно-параллельно, а. их управляющие электроды соединены через соответствующие сопротивления со своими анодами и через два соответствующих параллельно соединенных в прямом направлении фотодиода - со своими катодами, причем фотодиоды объединены попарно и соединены с соответствующими светодиодами.

Фиг. г

Изобретение относится к области автоматического управления. Целью изобретения является распшрение функциональных возможностей устройства. Изобретение характеризуется тем, что для группового управления электродвигателями используют широтно-импульсные сигналы. В соответствии со знаком управляющих напряжений устанавливается требуемая полярность напряжения питания, а ширина импульсов в этом интервале управления определяется величиной управляющего напряжения. В следующем интервале управления осуществляется управление электродвигателями, у которых противоположный знак управляющих напряжений. Адрес включаемого электродвигателя определяется пороговым элементом, включающий через с € оптронную пару светодиод - фотодиод, тиристор соединенный с электродви(Л гателем. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.