Робототележка

В заявке предлагается робототележка с автоматическим управлением скоростью движения. Она состоит из платформы с приводом колес, устройства рулевого управления, блока программирования траектории движения и блока управления траекторией движения, соединенного с устройством рулевого управления. Для обеспечения автоматического управления скоростью робототележка снабжена датчиком угла поворота устройства рулевого управления, отображающим радиус дуги той или иной окружности, по которой тележка движется на поворотах, датчиком массы транспортируемого груза и блоками формирования сигнала требуемой скорости, подаваемого на привод. Указанные блоки включают в себя последовательно соединенные делитель сигналов, умножитель, блок вычисления квадратного корня и ограничитель напряжения. Управление скоростью робототележки при такой структуре производится с соблюдением условия постоянства центробежной силы на поворотах.

Предлагаемая полезная модель относится к транспортирующим машинам и может быть использована в качестве средства для перевозки заготовок, деталей, инструмента и т.п. в цехах машиностроительных и иных заводов.

В настоящее время робототележки, аналогичные предлагаемой известны. К ним относится, например, тележка, описанная в книге «Л.Н.Волчкевич, Б.А.Усов. Транспортно-накопительные системы ГПС, М.: Высшая школа, 1989, стр.74-83.» Она содержит платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок управления траекторией движения робототележки, выход которого соединен с устройством рулевого управления, и два индуктивных датчика, закрепленных на днище платформы в плоскости, перпендикулярной продольной оси робототележки. Датчики соединены по дифференциальной схеме и вместе с блоком управления траекторией образуют систему наведения тележки на нужную траекторию. Траектория априорно задана кабелем, по которому идет ток низкой частоты (кабель заглублен на 2 сантиметра ниже уровня пола цеха). В некоторых случаях вместо индуктивных датчиков робототележка снабжена фотодатчиками, а вместо кабеля на пол цеха наносится светоотражающая полоса. В процессе эксплуатации тележка движется вдоль кабеля или светоотражающей полосы и перевозит загружаемые на нее грузы. Осуществляет она это, как правило с постоянной скоростью (около 0,5 м/сек), что далеко не всегда рационально, поскольку очевидно, что грузы малой массы целесообразно перевозить быстрее, чем грузы большой массы, причем на поворотах скорость тележки должна быть малой, но при движении по прямой - большой. Кроме того, робототележки, подобные описанной, могут перемещаться лишь по жестко заданным траекториям, которые можно изменять лишь переделывая прокладку кабеля или переустанавливая светоотражающую полосу.

Указанных недостатков лишена другая робототележка, принятая нами за прототип. Она описана, в частности, в книге «А.В.Тимофеев. Адаптивные робототехнические комплексы. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1988, стр.193-207.» Такая тележка также содержит платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок программирования, имеющий два выхода, блок управления траекторией движения робототележки, вход которого соединен с первым выходом блока программирования, а выход - с устройством рулевого управления, блок управления скоростью движения тележки, вход которого соединен со вторым выходом блока программирования, а выход - с электроприводом колес.

При использовании робототележки-прототипа с помощью блока программирования задается требуемая траектория движения тележки и скорость движения по ее пути. При этом программируются перемещения по линейным отрезкам, по дугам окружностей с теми или иными радиусами и скорости, соответствующие тем или иным участкам пути. При программировании скорости учитывается и масса перемещаемого груза, в том числе ее изменение из-за разгрузки-дозагрузки тележки в дороге.

Робототележка-прототип более универсальна, чем тележки-аналоги, однако она имеет тоже существенный недостаток - сложность программирования ее движения.

Задачей разработки предлагаемой полезной модели является упрощение программирования перемещения тележки. Достигается решение этой задачи тем, что скорость движения робототележка сама выбирает автоматически. Программировать требуется лишь траекторию движения. Конструктивно решение задачи обеспечивается за счет того, что робототележка, содержащая платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок программирования, блок управления траекторией движения робототележки, вход которого соединен с выходом блока программирования, а выход - с устройством рулевого управления, блок управления скоростью движения робототележки, выход которого соединен с электроприводом колес, дополнительно содержит датчик углового положения колес, кинематически связанный с устройством рулевого управления, датчик массы груза, перемещаемого робототележкой, установленный на платформе, блок управления скоростью выполнен состоящим из двухвходового сумматора, двухвходового блока умножения сигналов, блока вычисления квадратного корня из сигнала, ограничителя сигнала, первого и второго задатчиков настроечных сигналов и блока деления сигналов, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен с датчиком углового положения колес, второй вход, предназначенный для ввода делителя, соединен с выходом сумматора, первый вход сумматора соединен с датчиком массы, второй вход сумматора соединен с первым задатчиком, выход блока деления соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен со вторым задатчиком, а выход - со входом блока вычисления квадратного корня, причем выход блока вычисления квадратного корня соединен с электроприводом колес через ограничитель сигнала.

Схема предлагаемой робототележки приведена на рисунке.

Тележка включает в себя платформу 1, установленную на колесах 2, электропривод 3 колес, установленный на платформе 1, устройство рулевого управления 4, кинематически связанное с колесами, блок программирования 5, блок управления траекторией 6 движения робототележки, вход которого соединен с выходом блока программирования 5, а выход - с устройством рулевого управления 4. Кроме того, робототележка содержит датчик углового положения колес 7, кинематически связанный с устройством рулевого управления 4, датчик массы груза 8, перемещаемого робототележкой, установленный на платформе 1, а также блок управления скоростью, выполненный состоящим из двухвходового сумматора 9, двухвходового блока умножения сигналов 10, блока вычисления квадратного корня 11, ограничителя сигналов 12, первого 13 и второго 14 задатчиков настроечных сигналов и блока деления 15, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен с датчиком углового положения 7, второй вход, предназначенный для ввода делителя, соединен с выходом сумматора 9, первый вход сумматора соединен с датчиком массы 8, второй вход сумматора соединен с первым задатчиком 13, выход блока деления 15 соединен с первым входом блока умножения 10, второй вход которого соединен со вторым задатчиком 14, а выход - со входом блока вычисления квадратного корня 11, причем выход блока вычисления квадратного корня 11 соединен с электроприводом 3 через ограничитель сигнала 12. Все блоки выполнены из типовых элементов, описанных, например, в книге «Справочник по средствам автоматики / Под. ред. В.Э.Низэ и И.В.Антика. - М.: Энергоатомиздат, 1983.» Что касается датчика углового положения колес 7, то он выполнен со статической характеристикой R=f(), где - угловое положение рулевого колеса, а R - радиус поворота робототележки.

Перед работой робототележки с помощью задатчика 13 в сумматор 9 вводится сигнал, отображающий массу m_т робототележки без груза, а с помощью задатчика 14 в блок умножения 10 вводится сигнал, отображающий наибольшую допустимую центробежную силу F при движении тележки на поворотах. Ограничитель сигнала 12 настраивается на порог, соответствующий максимально допустимой скорости движения робототележки по прямой.

После этого с помощью блока 5 в блок 6 вводится математическая модель траектории движения робототележки, а непосредственно на тележку устанавливается подлежащий транспортированию груз массы m_г. Последний устанавливается так, чтобы датчик массы 8 оказался под ним. Далее робототележка приводится в движение приводом 3. Траектория ее движения при этом соответствует программе, введенной в блок 6, который, вырабатывая сигнал на устройство рулевого управления 4, заставляет его устанавливаться в то или иное положение. При движении робототележка совершает прямолинейные перемещения или перемещения по дугам окружностей с теми или иными радиусами R. Сумматором 9 сигнал о массе m_г, выдаваемый датчиком 8, складывается с сигналом о массе тележки m_т от задатчика 13. Получается сигнал m_г+m_т , поступающий на блок деления 15. Сюда же поступает сигнал от датчика 7, отображающий R. На выходе блока 15 возникает сигнал R / (m_г+m_т), который, в свою очередь, в блоке умножения 10 умножается на F, поступающее от задатчика 14. Сигнал R·F / (m_г+m_т) поступает на блок вычисления квадратного корня 11, что дает сигнал на выходе этого блока, равный:

.

Проходя через ограничитель сигнала 12, сигнал V поступает на привод 3 и заставляет его работать с соответствующей скоростью. Если скорость V превышает допустимое значение, то она блоком 12 ограничивается. Если не превышает, то она соответствует радиусу закругления пути робототележки в данный момент и величине перемещаемой массы. Меньше радиус - меньше скорость. Меньше масса - больше скорость. Таким образом, скорость регулируется автоматически и программировать ее нет необходимости. В целом программирование движения робототележки оказывается проще, чем в случае прототипа, что и являлось задачей создания предлагаемой полезной модели.

Робототележка, содержащая платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок программирования, блок управления траекторией движения робототележки, вход которого соединен с выходом блока программирования, а выход - с устройством рулевого управления, блок управления скоростью движения робототележки, выход которого соединен с электроприводом колес, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик углового положения колес, кинематически связанный с устройством рулевого управления, датчик массы груза, перемещаемого робототележкой, установленный на платформе, блок управления скоростью выполнен состоящим из двухвходового сумматора, двухвходового блока умножения сигналов, блока вычисления квадратного корня из сигнала, ограничителя сигнала, первого и второго задатчиков настроечных сигналов и блока деления сигналов, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен с датчиком углового положения колес, второй вход, предназначенный для ввода делителя, соединен с выходом сумматора, первый вход сумматора соединен с датчиком массы, второй вход сумматора соединен с первым задатчиком, выход блока деления соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен со вторым задатчиком, а выход - со входом блока вычисления квадратного корня, причем выход блока вычисления квадратного корня соединен с электроприводом колес через ограничитель сигнала.