Стенд для испытания промышленных роботов-манипуляторов Советский патент 1988 года по МПК B25J11/00 

ю ел

СХ)

фиг.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для оценки качества (унк1щонирования роботов-манипуляторов, рабочий инструмент которых перемещается по заданному контуру.

Цель изобретения - упрощение кон- струк1щи стенда и повышейие точности измерения погрешности.

На фиг. 1 приведен стенд, общий вид на фиг, 2 - направляющая с роликовыми механизмамиJ на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - блок схема информационно-измерительного комплекса стенда; на - расчетная схема для определения коор- Д13нат точки А| ,

Стенд для испытания промьштенных роботов-манипуляторов содержит установленный на основании 1 первый кронштейн 2, на котором с возможностью поворота установлен вал 3, связанный через мультипликатор 4 с датчиком 5 угла itoBopoTa, На концах вала 3 жестко закреплены второй 6 и третий 7 кронштейны В кронштейнах 6 и 7 с возможностью поворота расположены соответственно рамки 8 и- 9, которые через мультипликаторы 10 к 11 соединены с датчиками 12 и 13 угла поворота. На противоположных сторонах рамок 8 и 9 установлены барабаны 14 и 15 для намотки тросов 16 и 17 и направляющие 18 и 19 для зтих тросов. Тросы 16 и 17 одним концом закреплены на вращающихся барабанах 14 и 15, а другими - связаны между собой и лсестко закреплены в рабочем инструменте 20 робота-манипулятора. Направляющие . 18 и 19 содержат ролики 21 и 22.

Информационно-измерительный комплекс 23 состоит из последовательно соединенных вычиcлитeльнo o блока 24 и цифропечаташцего устройства 25. Выходы датчиков 5, 12 и 13 угла поворота соединенк с первым входом вычислительного блока 24 5 вторые входы, которого подключены к выходам устройства управления испытуемого робота-манипулятора. Вторые выходы вычислительного блока 24 связаны с управляющие входами датчиков З, 12 и 13 угла поворота.

Стенд работает следующим образом.

Первоначально оператор закрепляет точку соединения находящихся в натянутом состоянии тросов 16 и 17 на рабочем инструменте 20 испытуемого

5

0

5

0

0

5

0

5

робота-манипулятора. Затем с помощью пульта управления оператор выводит инструмент 20 в начальную точку тре- . буемой (эталонной) траектории его движения, в качестве которой могут быть использованы, например, прямые линии, ломанные, синусоидальные и др. кривые окружности. После этого на второй вход вычислительного блока 24 от устройства управления роботом поступает сигнал, которьй приводит в исходное состояние вычислительный блок 24. Последний включает дифропечатаю- щее устройство 25. Жтим достигается синхронизация момента начала измерения положения рабочего инструмента с началом его движения. При этом с вторых выходов блока 24 на входы датчиков 5, 12 и 13 поступают сигналы опроса датчиков угла .поворота, в результате чего их показания будут зафиксированы в памяти вычислительного блока 24. Положенное рабочего инст- . румента робота также будет зафиксировано в памяти устройства управления.

Затем в режиме обучения осуществляется программирование перемещения рабочего инструмента робота от точки к точке, для чего оператор последовательно вьшодит рабочий инструмент в характерныа узловые точки эталонной линии. При этом в память системы уп- равления роботом заносятся координаты узловых точек эталонной линии, - скорость- перемещеиля рабочего инструмента 20 между точками, характер движения между то -г.к2ми (линейная или круговая интерполяид я) , Информация о координатах узловых точек эталон-- ной линии, скорости и характера движения между точкал-ш заносится также в память вычислительного блока 24. Одновременно с этим в память вьгчисли- тельного блока 24, программно заносится информация о частоте опроса датчиков 5,, 12 и 13 угла поворота, которая при проведении конкретного испытания всегда постоянна и выбира ется исходя из максимальной скорости движения рабочего инструмента.

После окончания режима обучения, т.е. после того, как в вычислительный блок 24 поступили координаты последней узловой точки, вычислительный блок 24 формирует массив значений координат всех точек эталонной кривой. Массив фop шpyeтcя таким образом,

5

Таким образом, с помощью датчиков 5, 12 и 13 однозначно определяется. ;:):-.лпожение рабочего инструмента 20 в пространстзе.

После обработки запрограммирован-- нон траектории от устройства управления по второму входу вычислитель- ного блока 2А поступает сигнал об

чтобы время движения между двумя соседними дочками эталонной кривой было равно величине, обратной частоте опроса датчиков 5, 12 к 13.

Затем осуществляется воспроизведение записанной программы перемещения рабочего инструмента. В момент включения режима воспроизведения программы устройство управления роботом |gокончании процесса измерения. Затем выдает сигнал на один из вторьгх вхо-оператор переводит информагщонно- дов вычислительного блока 24. При на-измерьгельньй комплекс 23 в режим линии такого сигнала вьтчислительныйобработки информации.Информация по блок 24 начинает осуществлять измере-лученная при измерении- фактической .ние координат фа1 :тического положения f5траектории движения рабочего инстру- рабочего инструмента 20 робота, чем seктa 20, обрабатьшается с учетом достигается синхронизация моментовзаданной скорости перемещения и час- измерения и прохождения инструментом ,тоты опроса датчиков 5, 12 и-13 угла 20 эталонных значений координат точекповорота. При вь5числении координат линии соединения. Измерение фактичес-20произвольной точки фактической траек- кого положения рабочего инструмента тории движения рабочего инструмента 20 осуществляется путем выдачи с вы-20 (фиг. 5) вычислительньм блок 24 числительного блока 24 по второму вы-работает по следующему алгоритму, ходу опросных сигн алов, которые пос- в памяти вычкслительного блока 24 тупают на входы датчиков 5, 12 и 13 25содержится величина расстояния ОС угла поворота. а const, где точка О - соответствует центру пересечения диагоналей рамки 8, а точка С - центру пересечения диаг.онзлей рдмки 9, Координаты

При васпроизведенин программы точ- . ка соединения тросов 16 и 17 описыва

Таким образом, с помощью датчиков 5, 12 и 13 однозначно определяется. ;:):-.лпожение рабочего инструмента 20 в пространстзе.

После обработки запрограммирован-- нон траектории от устройства управления по второму входу вычислитель- ного блока 2А поступает сигнал об

окончании процесса измерения. Затем оператор переводит информагщонно- измерьгельньй комплекс 23 в режим обработки информации.Информация по лученная при измерении- фактической траектории движения рабочего инстру- seктa 20, обрабатьшается с учетом заданной скорости перемещения и час- тоты опроса датчиков 5, 12 и-13 угла поворота. При вь5числении координат произвольной точки фактической траек- тории движения рабочего инструмента 20 (фиг. 5) вычислительньм блок 24 работает по следующему алгоритму, в памяти вычкслительного блока 24 содержится величина расстояния ОС а const, где точка О - соответствует центру пересечения диагоналей рамки 8, а точка С - центру пересечения диаг.онзлей рдмки 9, Координаты

ет в пространстве траекторию, соответ-30X;, Y;, Z; точки А; опредаияются выствующую запрограммированной траек- ранениями

тории движения рабочего инструмента X; (OR;/ jA;R;/cgci; |

ворачиваются вслед за перемещениемZ; /А;Р;/ / A,-R;/sin J; .

рабочего инструмента. Подпр -жиненные величина расстояния /A;R;/

оарабаны 14 и 15, соединенные с трог /А С/ sinO-(2

сами 16 и 17, вращаются соответствую-М щим образом, обеспечивая размотку

или намотку тросо в 16 и 17. Поворот -,,, /

о г,е - й-; , /о

рамок 8 и 9 осуществляется таким об Q - -sln7s разом, чтобы обеспечить соосность тро- сов 16 и 17 и направляющих 18 и 19. Ролики 21 и 22, установленные на входе и выходе направляющих 18 и 19,

Величина расстояния /А;С/

sintf,

где tpi 180° - - jb; .

Подставляя значения (А;С) в (2).

а значение /А;К; в (1), полхгчик вырэ

обеспечивают улучшения условий про- д женин для определения координат X.; .,

хождения тросов по направляющим, их соосность и исключают влияние изгибов тросов на показания датчиков 12 и 13 угла поворота. Одновременно с поворотом рамок 8 и 9 через мультипликаторы 10 и 11 вращаются датчики 12 и 13, показания которых, соответ- ствунлцие углам oi и поворота тросов 16 и 17, фиксируются вычислительным блоком 24. Одновременно с помощью датчика 5 угла поворота, связанного через мультипликатор 4 с валом (3, изменяется угол J наклона плоскости расположения тросов 16 и 17.

-,,, /

Величина расстояния /А;С/

- -sln7s

sintf,

где tpi 180° - - jb; .

Подставляя значения (А;С) в (2).

а значение /А;К; в (1), полхгчик вырэ

i, Z;

ТОЧКИ А;

X;

... . . sincp;

у. .( s in cf;

(4)

После вычисления координат X,-, Y; j Z, точки A; вычислительный блок 24 производит вычисление расстояния А; между точкой А- факт1гческой тра ектории движения рабочего инструмента 20 и точкой А; эталонной линии соединения, заданной в процессе обучения робота. Величина расстояния D является погрешностью отработки программы и определяется выражением

D; X;f 4(Yi

.(Z,.-Zp (5)

Y

zf координаты, ТОЧ..Q

. .

измерения погрешности от

траектории определяется по

:-Ь.

(6)

h - ОА;|

Hi погренгО до

точность измерения нести отработки расстояние от точки точки А;

пороги чувствительности датчиков 5, 12 к 13 угла поворота;и - количество импульсов на один

оборот датчика узла поворота;: -k - передаточное число мульти

иликаторов 4, 10, и 11., результаты вычисления погрешности |j-j и точности измерешш погрешности |Д; отработки траектории рабочим ин- трументом могут быть выведены аа Цифропечать в виде таблицы.

Точность измерения погрешности Ьтработкн траектории можно повьшать а счет увеличения передаточных чисел ifyльтmгликaтopoв 4, 10 и 1, .

Подготовка программы перемещения рабочего инструмента робота по за,цан- Ной эталонной линии быть вьшол- йена также методом внешнего nporpai S

мирования

фоленте.

с заданием программы на перФ о р. м у л а

зобретения

O

5

0

5

5

1, Стенд для испытания промышленных роботов-манипуляторов, содержавши установленные на основании два под- прулснненных барабана два троса каждый из которых расположен в направляющей, одни концы которых связаны ыеж;цу собой, а другие - закреплены на барабане, три датчика угла поворота и информационно-измерительньй ком™ плекс5 связанный с выходами датчиков поворота, отлич-агощий- с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности измерения погрешности отработки траектории, он снабжен тремя кронштейнами, первый из которых жестко связан с основанием, налом, установленным на первом кронштейне с возможностью поворота, ка концах которого закреп лены второй и третий кронштейны и двумя рамками, установленными соответственно на втором и третьем Кронштейнах с возможностью поворота вокруг параллельных осей, при этом на противоположных сторона : каждой из рамок установлены соответственно подпружиненный барабан и направляющая, а датчики угла повороч й сзйзй tibi соответственно с валом и осями рамок.

2,, Стенд по п., 1, о т л к ч а го- а и и с я тем,, чт-о каждая напревля- ющая снабжена гр тшами роликов, распол.ожякн.ух s радиальных плос- костяк.

SI V S ygSSSa

Фие.З

dm cuem&fi&/ цпраВлвнир poS&nv&M

---v

Г

,z/;

Фт.5