Устройство для управления дистанционным манипулятором Советский патент 1993 года по МПК B25J11/00 B25J13/00 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных манипуляторов.

Цель изобретения - повышение точности управления малыми перемещениями исполнительного органа.

Поставленная цель достигается тем, что последовательно соединены первый дифференциатор, двухпороговый элемент, первый ключ, интегратор, третий сумматор, четвертый сумматор, второй дифференциатор, первый пороговый элемент, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй ключ, пятый сумматор, через которые выход датчика угла задающего органа соединен со входом усилителя, второй пороговый элемент, через который выход четвертого сумматора соединен со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем второй вход третьего сумматора соединен с выходом первого сумматора и вторым входом четвертого сумматора, а выход третьего сумматора - со вторым сигнальным входом первого ключа и вторым входом пятого сумматора.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит усилитель 1, электрогидроусилитель 2, гидропривод 3. датчик угла исполнительного органа. вФо юйРсУм матор 5, электропривод бвртугий элемент 1 7, датчик момента 8. первыЕгсумматор 9, датчик давления 10, датчик угла задающего органа 11, исполнительный орган 12, задающий орган 13, первый дифференциатор 14, двухпороговый элемент 15, первый ключ 16, интегратор 17,- третий сумматор 18. четвертый сумматор 19, второй дифференциатор 20 первый пороговый элемент 21, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22, второй ключ 23, пятый сумматор 24, второй пороговый элемент 25.

Устройство работает в двух режимах следующим образом. В первом псевдопозиционном режиме управление движением исполнительного органа 12 осуществляется при неподвижном выходном вале электро-. привода 6, когда на выходах первого дифференциатора 14 и двухпорогового элемента 15сигнала равны нулю, а ключ 16 нормально замкнут. Во втором копирующем режиме управление движением исполнительного органа 12 осуществляется при движущемся задающем органе 13. когда на выходе персо

с.

со -N vj

О

ел

00

оого дифференциатора 14 сигнал отличен от нуля, от которого срабатывает двухпорого- вый элемент 15 и своим «выходным сигналом, равным логической единице, размыкает первый ключ 16.

Вывод исполнительного органа 12 из неподвижного состояния (например при включении устройства) осуществляется в псевдопозиционном режиме путем воздействия оператора на упругий элемент 7 через задающий орган 13; Сигнал с датчика момента 8, пропорциональный деформации упругого элемента 7, поступает на первый вход порогового сумматора 9, на второй skofl которого поступает сигнал с датчика 10 давления, пропорциональный моменту нагрузки на исполнительный орган. Сигнал с выхода первого сумматора 9, пропорциональный разности моментов, поступает на вторые входы третьего 18 и четвертого 19 сумматоров. Так как в этом режиме первый ключ 16 замкнут, а коэффициент передачи интегратора 17 достаточно велик (Ки 100с ), то выходной сигнал третьего сумматора 18, подаваемый на первый вход четвертого сумматора 19 и второй вход пятого сумматора 24. равен нулю. Таким образом, выходные сигналы первого 9 и четвертого 19 сумматоров равны и пропорциональны разности моментов. Продифференцированный в блоке 20 выходной сигнал четвертого сумматора 19 подается через пятый сумматор 24 на вход усилителя 1, если второй ключ 23 замкнут. Замыкается ключ 23 лишь тогда, когда знаки сигналов с четвертого сумматора 19 и второго дифференциатора 20 совпадают, т.е. только при увеличивающемся по абсолютной величине воздействии оператора на упругий элемент 7 или нагрузки на исполнительный орган 12. При постоянном воздействии или егоумеЛ.- шинии второй ключ1 23 разомкнут. Сигнал с выхода усилителя 1 подается на гидропривод 3 через электрогидроусйлитель 2 и вызывает перемещение выходного вала гидропривода 3 со скоростью, пропорциональной величине сигнала на входе усилителя 1. Таким образом/при неподвижном выходном вале электропривода 6 исполнительный орган 12 перемещается на величину пропорциональную значению воздействия оператора на задающий 13 или нагрузки на исполнительный 12 органы, а при снятии воздействий исполнительный орган остается в неподвижном положении, соответствующем максимальному значению воздействия.

При перемещении исполнительного органа 12 сигнал с датчика 4 угла исполнительного органа 12 поступает на пеппмй пход

второго сумматора 5, на второй вход которого поступает сигнал с датчика угла 11 задающего органа. Разностный сигнал воздействует на электропривод 6. Если значение разностного сигнала по абсолютной величине больше порога трогания электропривода 6, то его выходной вал начинает движение, а на выходе первого дифферен- цатора 14 появляется сигнал, отличный от

нуля, и устройство переходит в копирующий режим работы, когда первый ключ 16 разомкнут. Выходной сигнал интегратора 17 не изменен, по величине и знаку совпадает с выходным сигналом первого сумматора 9 на

5 момент времени размыкания первого ключа 16. Выходной сигнал третьего сумматора 18 совпадает по величине с выходным сигналом первого сумматора 9 с точностью до неизменного выходного сигнала интеграто0 ра 17 и подается на второй вход пятого сумматора 24. На выходе четвертого сумматора 19 при разомкнутом ключе 16 сигнал равен неизменному выходному сигналу интегратора 17. Поэтому сигналы второго дифферен5 цияторз 20 и на первом входе пятого сумматора 24 равны нулю. Сигнал на входе усилителя 1 и скорость перемещения выходного вала гидропривода 3 в режиме копирования с точностью до неизменной величины

0 выходного сигнала интегратора 17 пропорциональны разности моментов от воздействия оператора на задающий 13 и нагрузки на исполнительный 12 органы.

По окончании управления в копирую5

щем режиме, когда выходной сигнал третьего сумматор 18 и сигнал на втором входе пятого сумматора 24 становятся равными нулю-(сигнал на первом входе пятого сумматора 24 в копирующем режиме всегда равен

0 нулю), исполнительный 12 и задающий 13 органы останавливаются. Первый ключ 16 замыкается и сигнал на выходе третьего сумматора 18, ввиду большого коэффициента передачи интегратора 17, остается рав5 ным нулю. Сигнал на выходе четвертого сумматора 19 быстро будет меняться (почти скачком), но так как знак этого сигнала и знак его производной на выходе второго дифференциатора 20 не совпадают (сигнал

0 уменьшается по абсолютной величине), то ключ 23 будет разомкнутым.Таким образом, окончание копирующего режима происходит без скачков положения исполнительного органа 12 и нежелательных переходных

5 режимов.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в повышении точности выполнения тех элементов рабочих операций, где необходимо обеспечить малые дозированные перемещения исполнительного органа. Так как такие элементы присутствуют в большинстве рабочих операций, то предлагаемое изобретение повышает эффективность выполнения рабочих операций в целом. Кроме того, изобретение позволяет снизить требования к параметрам электропривода без ухудшения способности устройства к выполнению широкого круга рабочих операций. Формула изобретения Устройство для управления дистанционным манипулятором, содержащее последовательно соединенные усилитель, электрогидроусилитель и гидропривод, гидравлически связанный с.датчиком давления и кинематически - с первым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к входу электропривода, кинематически связанного с вторым датчиком положения и датчиком момента, соединенного выходом с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика давления, а

выход второго датчика положения соединен с вторым входом первого сумматора, отличающееся тем. что, с целью повышения точности устройства, оно содер5 жит первый пороговый элемент, последова- тельносоединенныепервый

дифференциатор, второй пороговый элемент, первый ключ, интегратор, третий сумматор, четвертый сумматор, второй

0 дифференциатор, третий пороговый элемент, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй ключ и пятый сумматор, выход которого подключен к входу усилителя, а второй вход - к второму входу первого ключа и выходу

5 третьего сумматора, соединенного вторым входом с выходом второго сумматора и вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к входу первого порогового элемента, соединенного выходом с

0 вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход второго ключа подключен к выходу второго дифференциатора, а вход первого дифференциатора соединен с оыхо. дом второго датчика положения,

Использование: в робототехнике. Сущность изобретения: в устройство дополнительно введены два пороговых элемента, три сумматора, два ключа, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, интегратор и два дифференциатора. 1 ил.