Устройство для позиционно-скоростного управления манипулятором Советский патент 1983 года по МПК G05B11/00 B25J13/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОННО-СКОРОСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании дистанционных манипуляторов Известно устройство для позиционно-скоростного управления манипулятором, содержащее задающий орган, вычислительный блок, блок изменения структуры, блок следящих приводов и исполнительный механизм tlH. Однако устройство не обеспечивает автоматического перехода от позиционного режима к скоростному. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее задающий орган, выходы которого соединены с первыми вхо дами блок изменения структуры и блока пороговых злементов, вторые входы и выход которого подключены соответственно к первым выходам и к второму входу блока изменения структуры, вторыми выходами соединенного с вычислитерьным блоком, выходы которого подключены к входам приводов, связанных с исполнительным органом 12. Это устройство обеспечивает позиционный способ управления только в фиксированной зоне, что не позволяет осуществлять точные операции в любой точке рабочего объема манипулятора без предварительной перестройки отдельных блоков системы. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок импульсной памяти, первые входы которого соединены с- выходами задающего органа, второй вход - с выходом блока пороговых элементов, а выходы - с Третьими входами блока изменения структуры. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Схема содержит пульт управления 1, эадаю&ш орган 2, блок 3 пороговых злементов, вычислительный блок 4, приводы 5, исполнительный орган 6, первые триггеры 7, первые ключи 8,второй триггер 9, первый ждущий мультивибратор 10, нуль-органы 11,дифференциаторы 12, блоки 13 выделения модуля, дискриминаторы 14, элемент ИЛИ 15, источник 16 эталонных сигналов, блок 17 изменения структуры первые сукматоры 18, интеграторы 19,вторые ключи20, вторые сумматоры 21, элемент НЕ 22, третьи ключи 23f четвертые ключи 24, блок 25 импульсной

памяти, второй ждущий мультивибратор 26, элементы 27 памяти, пятые ключи 28.

Устройство работает следующим образом.

Оператор с пульта управления i формирует с помощью задающего органа 2 вектор управляющих сигналов V пропорциональных обобщенным координатам задающего органа 2. Этот вектор подается s блок 3 пороговых элемен.тов, где в блоках 3 и 4 определяются iмодули скорЪстей изменения его компонент, которые затем сравниваются с компонентами вектора уставок Uy, поступающих с источника 16 эталонных сигналов.Если скорость изменения любой из компонент не превышает соответствующего порогового значения, то с выходов дискриминатора 14 на .вход элемента ИЛИ 15 не поступает ник одного импульса, и триггеры 7 и 9 остаются в состоянии ожидания импульсов от дискриминаторов 14, в которое они автоматически устанавливаются при включении системы управления. В этом случае управляющий потенциал триггера 9 переводит ключи 23 в замкнутое, а ключи 20 и 24 - в разомкнутое состояния. Триггеры 7 переводят свои ключи 8 в разомкнутое состояние Вектор управляющих сигналов Ф через о(гссо5

co5((,)45 not-|H g e|-(

If arc cos

где углы поворота звеньев исполнительного органа 6; |Ь , о(. - углы поворота звеньев

задающего органа 2; -f, 2 длины звеньев исполнительного органа 6; Е - длина звена задающего

органа 2.Вектор выходных напряжений подается на вход приводов 5 и затем на исполнительный орган 6. Таким образом, устройство работает в позиционном режиме. При превышении уставки скорости любой из- компонент Ф дискриминатором 14 формируются импульсы напряжения, которые поступают на входы триггеров 7 и триггер 9 и опрокидывают их во второе устойчивое состояние. Перепад напряжений с триггера 9 подается на управление ключей 20 и 24 и ждущий мультивибратор 26. Ключи 23 размыкаются, а ключи 20 и 24 замыкаются. Блок 13 формирует кратко временный импульс разрешения, в течение которого замыкаются ключи 28, стираются прежние значения

ключи 23 подается на вход вычислительного блока 4, который производит решение векторного управления от носйтельно компонент вектора Ц

иць,Л)-хОвх(Ф),

где E)g(,iv) - выражение зависимости выходной точки задающе го органа 2 от вектора его обобщенных координат Ф ; (Ч)- выражение зависимости

и

вьш

положения выходной точки исполнительного органа 6 от вектора его обобщенных координат Ч; к - коэффициент пропорциональности константа. Эта вычислител1 ная процедура блока 4 остается неизменной как для позиционного, так и для скоростного ;способа управления. Конкретно вид ЭТОГО уравнения1 и его решение зависит от кинематики задающего и исполнительного органов манипулятора.В случае трехкоординатного (координаты качания, ротации и изменения длины звена) задающего органа 2 и трехкоординатного (координаты ротации и две качения ) исполнительного органа 6 решение имеет вид

1/

,компонент сигналов в элементах 27 памяти, и записываются их новые значения, поступающие с органа 2. После окончания импульса разрешения с выходов элементов 27 памяти новые значения компонент записанного сигнала подаются на инвертирующие входы сумматоров 18,где складываются с текущими значениями компонент сигнала. Полученные результирующие сигналы. через ключи 24 поступают на входы интеграторов 19 и далее на первые входы сумматоров 21, на вторые входы которых подаются сигналы с элементов 27,памяти через ключи 20. Суммарный сигнал с выходов сумматоров 21 поступает на вход вычислительного блока 4 и далее на силовые приводы 5 и исполнительный орган 6, При возврате текущих значений компонент вектора Ч к значениям, записанным в элементах 27 памяти, на зыходах сумматоров 18 напряжения переходят через нулево потенциал, в моменты этого перехода нуль-органами 11 вырабатываются кратковременные импульсы, которые поступают на входы ключей 8. Из группы o°3o()5 no /4i;ge|g|- fc g3gg-ii g -E,Vf ,,

ключей 8 замкнутыми оказываются включенные в каналы, по которым быпа превышена уставка скорости изменения управляющего сигнала. Такое включение необходимо для того, чтобы избежать ложного срабатывания триггера 9. Оно осуществляется подачей управляющего напряжения с триггеров 7. Если триггер 7 не опрокинулся, то управляемый им ключ 8 разомкнут и наоборот. Ждущий мультивибратор 10 служит для задержки импульсов, прошедших по замкнутьм ключам 8 на его вход. Задним фронтом импульса, формируемого мультивибратором 10, опрокинувшиеся триггеры 7 и 9 возвращаются в состояние ожидания импульсов от дискриминаторов 14. Устройство переключается в позиционный режим управления.

Применение изобретения позволит вести работу исполнительного органа во всем объеме обслуживания манипуляг тора как позиционным, так и астатическим способом, причем устройство автематически переключается из одного режима управления в другой,помогая оператору выполнять поставленную задачу. Формула изобретения

Устройстводля позиционно-скоростного управления манипулятором, содержащее задающий орган, выходы которого соединены с первыми входами блока изменения структуры и блока пороговых элементов, вторые входы и выход которого подключены соотве -: ственно к .первым выходам и к второму входу блока изменения структуры,вто рыми -выходами соединенного с вычислительным блоком, выходы которого подключены к входам приводов, связанных с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит блок илшульсной памяти, первые входы которого соединены с выходами задаюг щего органа, второй вход - с выходом блока пороговых элементов, а выходыс третьими входами блока изменения структуры.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

(прототип).