[1]Изобретение относится к роботостроению и может быть использовано при создании систем управления манипуляторами.
[2]Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности работы устройства.
[3]На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока задания программы; на фиг. 3 - блок-схемы блока уставок и защиты и коммутатора.
[4]Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 задания программы, блок 2 задания скорости, первые сумматоры 31-33 и вторые сумматоры 41-43 соответственно каналов управления качания предплечья, плеча и кисти, блок 5 уставок и защиты, коммутатор 6, приводы исполнительных органов манипулятора 71-73 соответственно каналов управления качания предплечья, плеча и кисти, датчики скорости 81-83, и датчики 91-93 положения соответственно каналов управления качания предплечья, плеча и кисти.
[5]Блок 1 (фиг. 2) задания программы представляет собой делитель напряжения на резисторах 10 и 11 и переменном резисторе 12.
[6]Блок 5 уставок и защиты (фиг. 2) содержит задатчик 13 эталонных напряжений, нуль-орган 14, компараторы 151-153, элемент 16 односторонней проводимости. Коммутатор 6 состоит из трех реле 17-19 с группами нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов.
[7]Устройство работает следующим образом.
[8]Блок 1 задания программы задает программу перемещения манипулятора в виде программного изменения угла αпр и при этом одновременно задает программу изменения углов αn и αк в функции от текущего значения угла αпр, вводимого, например, оператором. При этом расчет углов αn и αк производится таким образом, чтобы обеспечить поступательное перемещение кисти манипулятора вдоль оси X. Выходные сигналы блока 1 задания программы в виде напряжений поступают на первые сумматоры 3, где происходит сравнение программных значений углов αпр, αn и αк соответственно с их текущими значениями, определяемыми датчиками 91-93 положения.
[9]Сигналы рассогласования с указанных сумматоров поступают на входы соответствующих вторых сумматоров 41-43, где происходит сравнение с сигналами, пропорциональными угловой скорости перемещения элементов манипулятора, снимаемыми с соответствующих датчиков скорости.
[10]С выходов вторых сумматоров 41-43 сигналы рассогласования поступают на входы блока 5 уставок и защиты. На первые входы коммутатора 6 поступают напряжения, формируемые блоком 2 задания скорости, на вторые группы входы коммутатора 6 поступают сигналы, соответствующие программным уставкам, задаваемым блоком 5 уставок и защиты. Блок 2 задания скорости формирует на своем выходе три различных по величине напряжения, которые соответствуют нормальному, ускоренному и замедленному режиму работы манипулятора. Включение того или иного режима производится коммутатором 6 на основе анализа рассогласований между программными значениями углов и их текущими значениями и сравнения этих рассогласований со значениями уставок, задаваемыми блоком 5 уставок и защиты.
[11]В случае разворота элементов манипулятора на углы, превышающие допустимые значения, коммутатор 6 совместно с блоком 5 уставок и защиты осуществляет останов манипулятора.
[12]Предлагаемое устройство управления манипулятором позволяет повысить быстродействие системы за счет введения в закон управления каждым приводом производной от регулируемой величины, что достигается включением в цепь обратной связи датчиков скорости. Кроме того, повышается надежность устройства за счет введения ограничений на максимальный угол разворота каждого элемента.
[13]Повышению быстродействия и точности также способствует введение трехпрограммного режима работы: нормальный, ускоренный, замедленный.
[14]Блок 1 задания программ для диалоговой системы управления манипулятором представлен на фиг. 2. Резисторы 10-12 подбираются таким образом, чтобы их значения соответствовали максимальным значениям сопротивлений потенциометрических датчиков, положения, которое они принимают при полностью выпрямленном манипуляторе. Для задания нового положения манипулятора необходимо переместить движок переменного резистора 12.
[15]При этом напряжения, снимаемые с резисторов 10 и 11 (U2, U3), всегда остаются по величине одинаковыми, что соответствует постоянному равенству углов αn и αк. Суммарное напряжение U0=U1+U2+U3 соответствует равенству αп+αпр+αк=180°, где αп+αпр+αк - сумма внутренних углов треугольника.
[16]Совместная работа коммутатора 6 с блоком 5 уставок и защиты и блоком 2 задания скорости происходит следующим образом (для одного угла и движения манипулятора в одном направлении).
[17]Компараторы сравнивают текущее значение углового рассогласования, представленного некоторым значением углового напряжения, с тремя заданными блоком 2 задания скорости уровнями напряжений, которые соответствуют значениям соответственно: для компаратора 151 - критическому, аварийному значению; для компаратора 152 - режиму максимальной скорости; для компаратора 153 - режиму минимальной скорости.
[18]Если текущее рассогласование настолько велико, что его отработка может привести к выходу манипулятора из строя, то срабатывает компаратор 151, что обеспечивает отключение питания от исполнительного механизма. Если же рассогласование находится в пределах допуска, но величина его достаточно велика, то компаратор 152 включает систему на ускоренный режим работы путем подачи повышенного напряжения U2 на управляющую обмотку исполнительного двигателя.
[19]Если текущее рассогласование равно нулю, то по сигналу, формируемому на выходе нуль-органа 14, происходит останов привода манипулятора.
[20]Элемент 16 односторонней проводимости предназначен для обеспечения работы компараторов и нуль-органа при сравнении различных по полярности напряжений, т.е. в другом канале блока программных уставок и защиты аналогичный диод включен во встречном направлении, а на компараторы и нуль-орган с блока эталонных напряжений подаются напряжения противоположной полярности.
