Устройство для управления манипулятором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее задатчик сигналов и по каждой транспортной координате привод, связанный через исполнительный механизм с датчиком положения, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия устройства, оно содержит последовательно соединенные блок адреса, блок памяти и блок умножения , входы которого соединены с выходами задатчика сигналов, а выходыс входами приводов, а входы блока адреса подключены к выходам датчиков положения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ав (и) з(50 4 05 В 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

®

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЙЬСТВУ (21) 3549284/24-24 (22) 24.12.82 (46) 15. 11.84. Бюл. N-,42 (72) П.И.Аболь, С.М.Горбатовский, А.С.Залкинд и P.Ëþìàíîâ (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 633725, кл. В 25 J 13/00, 1979.

2. Известия АН СССР ° Сер. "Техническая кибернетика", M., "Наука", 1976, Р 3, с. 81 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

МАНИПУЛЯТОРОМ, содержащее задатчик сигналов и по каждой транспортной координате привод, связанный через исполнительный механизм с датчиком положения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия устройства, оно содержит последовательно соединенные блок адреса, блок памяти и блок умножения, входы которого соединены с выходами эадатчика сигналов, а выходы— с входами приводов, а входы блока адреса подключены к выходам датчиков положения.

1124248

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано нри создании манипуляторов, например, лесозаготовительных машин, Известно устройство для управления манипулятором, содержащее аадатчик сигналов, блок изменения структуры, блок управления и приводы. (1), Однако устройство сложно и имеет низкое быстродействие. 10

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, которе содержит задатчик сигналов и по каждой транс-. портной координате привод, связанный через исполнительньпЪ механизм сдатчи-. 15 ком положения, а также вычислительный блок (2) .

К недостаткам известного устройства относятся сложность аппаратного обе спечения вычислительного блока, 20 вследствие необходимости определения элементов обращенной матрицы, преобразований, при котором производится расчет тригонометрических функций, а также арифметические операции в 25 реальном масштабе времени, что обусловливает низкое быстродействие устройства.

Цель изобретения — упрощение и повышение быстродействия -устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задатчик сигналов и по каждой транспортной .координате привод, связанный через исполнительный механизм с,датчиком положения, введены последовательно соединенные блок адреса, блок памяти и блок умножения, входы которого .соединены с выходами задатчика сигналов, а выходы — с входами приводов, 40 . а входы блока адреса подключены к выходам датчиков положения.

На фиг. 1 изображен манипулятор лесозаготовительной машины; на фиг. 2 — функциональная схема устрой45 ства; на фиг. 3 — функциональная схема блока умножения; на фиг. 4— градуированная сетка рабочей зоны транспортных звеньев манипулятора1 на фиг. 5 - границы ячейки рабочей зоны транспортных звеньев манипу50 лятора.

Манипулятор лесозаготовительной машины (фиг. 1) содержит основание

1, транспортные звенья 2 и 3 и ориен-55

I тирующие звенья 4 и 5, которые пово- рачиваются на углы Ц,,,, 5 Й3 и

Устройство для управления манипулятором (фиг. 2) включает задатчик 6 сигналов, блок 7 памяти, блок 8 адреса, датчики 9 оложения, блок 10 умножения, приводы 11 и исполнительные механизмы 12.

Блок 10 умножения (фиг. 3) содержит генератор 13 импульсов, первые и вторые управляемые делители 14 и

15 соответственно, вычислитель 16 знака, преобразователи 17, включающие инверторы 18, первые и вторые. элементы И 19 и 20 соответственно, первые и вторые апериодические блоки 21 и 22 соответственно и усилители 23, а также сумматоры 24, Э х,, х — выходные сигналы блока 6, O „, Q>, Qq, 64 — выходные сигналы блока 16, gtt,с .,о,, g2z — выходные сигналы блока 7.

Устройство работает следующим образом.

Рабочую зону транспортных звеньев манипулятора можно представить в виде сетки с ячейками (фиг, 4), которая может быть отградуирована в значениях обращенной матрицы преобразований для координат точек, располагающихся в центрах ее ячеек (центральных точек 0). Сетка может быть получена раздельным вращением транспортных звеньев 2 и 3 манипулятора (т.е. попеременным вращением первого звена 2 при фиксированном втором звене 3 и наоборот) с выбранными угловыми шагами 8 (t, и 5 G<. величины угловых шагов для вращенйя каждого из двух транспортных звеньев

2 и 3 определяются исходя из требуемой точности воспроизведения заданных перемещений.

Для определения размеров угловых шагов.8G< и 64 для построения сетки рабочей зоны численными методами расчитываются размеры ячеек по всей рабочей зоне. Размерам минимальной из расчитанных соответствуют размеры угловых шагов 36„и SG для разбиения рабочей эоны в сетку.

Размеры ячейки для обобщенных координат,, ищут следующим образом. В некоторой точке Й», Йг задается )(вектор перемещения, которому соответсвуют G = я () Х

-1 однозначно определяет G (TBK как на обобщенные координаты транс1124248 4 портных звеньев наложены конструктивные ограничения г,л л1 с- @С с, i- )

В окрестности обобщенных координат

/+66 при заданном Cj воспроизводимый

" вектор скорости отличается от заданного М>, так как

fO

Границей ячейки будем считать точ-! киС + ЬЦ в которых направление 18 от-

Э

15 личается от заданного k3 на угол 6р выбранный в соответствии с требуемой точностью воспроизведения заданных перемещений. Для этого от точки 25 рабочей зоны в различных направлениях

20 с малым шагом Й смещается характеристическая точка второго транспортного звена 3. Для каждой пройденной точки рассчитывается Х>, которое сравнивается по направлению с)(. Такое смещение осуществляется до тех пор, пока вектор Xg не будет отличаться от вектора Х по направлению на угол не более tip . В момент, когда угол между векторами Хв и Ху станет равным

wm большим 5q фиксируется положение ЗО характеристической точки как граничной для ячейки сетки рабочей зоны.

Размеры ячеек определяются по всей рабочей зоне для большого количества равномерно распределенных в этой 35 зоне точек. Из всех ячеек определяется ячейка с минимальными размерами.:

Границы минимальной ячейки аппроксимируются линиями, полученными раздельным вращением транспортных звеньев 4О манипулятора (фиг. 4). Вся рабочая зона разбивается на ячейки с полученными размерами. Для каждой ячейки рассчитывается значение обращенной матрицы преобразований и записывается в блок 7 под адресом, соответствующим обобщенным координатам центральной точки 0 ячейки сетки рабочей зоны манипулятора. Центральной точкой 0 ячейки рабочей зоны манипулятора называется точка 25 пересечения дуг, проходящих через середины границ названной ячейки и полученных раздельным вращением транспортных звеньев 2 и 3 мани- 55 пулятора (фиг. 4). В блоке 6 оператором либо по программе формируется командный вектор заданного перемещения Х в виде совокупности команд-! ных сигналов A,,)(>

Командные сигналы 3>,3g поступают на соответствующие входы блока 10.

Положение исполнительных механизмов 12 определяет код на выходе датчиков 9, которые механически связаны с шарнирами указанных меха- низмов. Код датчиков 9 поступает на вход блока 8, где, например, выделяются его необходимые старшие разряды. Затем они объединяются и с выхода блока 8 поступают на вход блока 7 в качестве координат центральной точки ячейки, внутри которой находится характеристическая точка второго транспортного звена.Коорди- наты центральной точки являются адресом блока 7, по которому хранятся значения элементов обращенной матрицы А . Значения этих элементов

0н 12,O t2 поступают HB coot ветствующие входы блока 10.

C генератора 13 на счетный вход делителей 14 поступают прямоугольные импульсы с частотой, например, г = 2 мГц ° На цругие входы (управ, ляющие) поступают коды, соответствующие Х, и Х . С выхода делителей 14 на счетные входы делителей 15 поступают импульсы с частотой, пропорциональной кодам Х, и Х . При этом на другие входы делителей 15 поступают коды С1и 0) Q 2 Х22

С выходов соответствующих делителей 15 на входы преобразователей 17 поступают импульсы с частотой, пропорциональной произведениям Q« Х

° э

Q)q X 2 121 X ), a„ Х2 . На ДРУгие входы блоков 17 поступают сигналы

Qg pQ g Q 3 p Qz несущие инфор мацию о знаке указанных произведений.

Инвертор 18 выполняет операцию логического отрицания и с его выхода на вход элемента И 19 поступает сигнал Q . В,зависимости.от знака произведения Q Х1 сигналы поступают через элементы И 20 и апериодические блоки 21 на положительный вход усилителя 23 если Qq — "истинно", и через элементы И 19 и апериодические блоки 22 на отрицательный вход усилителя 23, если (не() = Я вЂ” "истин- ° но". С выходов блоков 17 сигналы суммируются на соответствующих сумматорах 24. С выходов сумматоров 24

Ф сигналы, соответствующие значениям б< и б, поступающие на входы следящих приводов 11 и исполнитель3 1124248 ных механизмов 12. Транспортные звенья 2 и 3 обрабатывают заданные скорости перемещений. б

Применение изобретения позволяет упростить и повысить быстродействие устройства.

1 124248

1124248

Эаказ 8277/35

Тираж 841

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5"35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП. "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 г

Составитель Г. Нефедова

Редактор И. Рыбченко Техред И.Гергель КорректорА. Тяско