Устройство управления усилием схвата манипулятора — SU 1266733 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 801266 оо// в ; 51 4 В 25 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРетений и ОткРытий ОСУДАРС О ДЕЛА у луц САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 3" ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ ЕНИЯ УСИЛИЕМ рудовоический 1 иколаитех ппева и о Кра ьныи инстит С.Суляе 8.8 дет ематичес льство СССР 13/02, 1984 убчато-реечно линейного пе(71) Дальневосточныйго Красного Знамени пинститут им. В.В,Куйбевский ордена ТрудовоЗнамени кораблестроитим. адм. С.Л.Макарова(54) УСТРОЙСТВО УПРАСХВАТА МАНИПУЛЯТОРА(57) Изобретение. отнмашиностроения и можвано в манипуляторахначения, Устройствочить на схвате манилпрограммное усилие иразрушение объекта мУстройство содержитром шарнирно установзахватные рычаги 2,связанные с помощьюпередачи с приводом сится к областит быть использоразличного назозволяет абеспелятора заданноепредотвращаетнипулирования.орпус 1, в котоены поворотные12 мещения, причем рейка 4 подпружинена относительно конечного звена 5 привода 3 с помощью упругого элемента 6, первый датчик 7 положения, обмотка которого закреплена на рейке 4, а движок - на конечном звене 5 привода 3 линейного перемещения, пороговый элемент 8, последовательно соединенные первый элемент сравнения 9 и усилитель 1 О, выход которого соединен с входом привода 3, второй датчик 11 положения, тактильные датчики 12 и 13, установленные на рабочей поверхности захватных рычагов 2, первый 14 и второй 15 логические элементы ИЛИ, входы которых подключены к выходам тактильных датчиков левого и правого захватного. рычага 2 соответственно, а выходы - к первому и второму входам логичЕского элемента И 16. Кроме того, оно содержит последовательно соединенные первый ключ 6673317, запоминающее устройство 18 и второй элемент сравнения 19, второй вход которого подключен к движку второго датчика 1 положения, обмотка которого закреплена на рейке 4, а движок - на корпусе 1, а его выход соединен с входом порогового элемента 8, программное устройство 20, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения 9 и к первому сигнальному входу второго ключа 21, управляющий и второй сигнальный входы которого подключены соответственно к выходу порогового элемента 8 и к движку первого датчика 7 положения, а его выход - к втоому (отрицательному) входу первого элемента сравнения 9, индикаторное уст-, ройство 22, вход которого соединен с выходом порогового элемента 8, а вход программного устройства 20 - с движком лервого датчика 7 положения.1 ил.5О 20 25 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в манипуляторах различного назначения для управления усилием схвата,Целью изобретения является обеспечение на схвате заданного,программного усилия и предотвращение разрушения объекта управления простыми техническими средствами.На чертеже представлена функциональная схема устройства управления усилием схвата манипулятора.Устройство управления усилием схвата манипулятора содержит корпус 1, в котором шарнирно установлены поворотные захватные рычаги 2, кинематически связанные с помощью зубчато-реечной передачи с приводом линейного перемещения 3, причем рейка 4 подпружинена относительно конечного звена 5 привода 3 с помощью упругого элемента 6, первый датчик положения 7, обмотка которого закреплена на рейке 4, а движок - на конечном звене 5 привода линейного перемещения 3, пороговый элемент 8, последовательно соединенные первый элемент сравнения 9 и усилитель 10, выход которого соединен с входом привода 3, второй датчик положения 11, тактильные датчики 12 и 13, установленные на рабочей поверхности захватных рычагов 2,первый 14 и второй 15 логические элементы ИЛИ, входы которых подключенысоответственно к выходам тактильныхдатчиков левого и правого захватногорычага 2, а выходы - к первому и второму входам логического элементаИ 16. Кроме того, оно содержит последовательно соединенные первый ключ17, запоминающее устройство 18 и второй элемент сравнения 19, второйвход которого подключен к движку второго датчика положения 11, обмотка которого закреплена на рейке 4, адвижок - на корпусе 1, а его выходсоединен с входом порогового элемента 8, программное устройство 20, выход которого подключен к первому входу первого элемента сравнения 9 и кпервому сигнальному входу второгоключа 21, управляющий и второй сигнальный входы которого подключены соответственно к выходу порогового элемента 8 и к движку первого датчика положения 7, а его выход - к второму (отрицательному) входу первого элемента сравнения 9, индикаторноеустройство 22, вход которого соеди-нен с выходом порогового элемента 8,а вход программного устройства 20 -с движком первого датчика положения 7.Устройство работает следующим образом.После подачи на вход первого элемента сравнения 9 некоторого сигнала(напряжения) с выхода программногоустройства 20 на входе усилителя 10также появляется сигнал, который,усилившись по мощности, поступает навход привода линейного перемещения3, состоящего или из гидродвигателя,или из электродвигателя с редуктором.Сигнал, поступивший на двигатель,приводит его в движение и в результате в движение будет приведено конечное звено 5 привода. Положим, чтосигнал, поступивший на вход двигателя, будет иметь знак, который определяет перемещение звена 5 вверх. Еслизахватные рычаги "2 еще не касаютсяобъекта, то под действием упругогоэлемента 6, механически связанногосо звеном 5 и рейкой 4, произойдетих смыкание до касания объекта.После захвата объекта происходитзамыкание хотя бы по одному тактильному датчику 12 и 13 В результатена выходе элемента И 16 появляетсясигнал, который размыкает первыйключ 17. При этом в запоминающем устройстве 18 запоминается сигнал с выхода второго датчика положения 11,соответствующий положению этого датчика в момент касания объекта. Поскольку в момент касания объекта схватом на входы второго элемента сравнения 19 поступают сигналы, равные повеличине и противоположные по знаку,то на вход порогового элемента 8 будет поступать нулевой сигнал. На выходе порогового элемента также будетнулевой сигнал. В результате второйключ 21 будет соединять выход первого датчика положения 7 с вторым (отрицательным) входом первого элементасравнения 9. Следует отметитьчто идо момента касания объекта обоимизахватными рычагами ключ 21 будетзамкнут в указанном положении, поскольку на оба входа второго элементасравнения 19 и до отклонения первогоключа 17 будут подаваться одинаковыепо величине сигналы. В результате навыходе порогового элемента 8 сигналбудет отсутствовать,Б момент касания захватными рычагами объекта первый датчик положения 7 будет находиться практическив нейтральном положении и, следовательно, на его выходе сигнал будетотсутствовать (равен нулю). В результате на вход усилителя 1 О от программного устройства 20 по-прежнему будет поступать исходный сигнал, который будет обеспечивать перемещениеконечного звена 5 вверх.Если предположить, что захватываемый объект несжимаем, то при перемещении звена 5 вверх рейка 4 будет находиться в покое. В результате на выходе. первого датчика положения 7 появится ненулевой сигнал, который начнет уменьшать сигнал, подаваемый навход усилителя 10. Перемещение звена5 вверх будет происходить до тех пор,пока на выходе элемента сравнения 9не произойдет обнуление сигнала. Аобнуление сигнала произойдет. лишьтогда, когда переместившийся движок д датчика положения 7 обеспечит появление на выходе этого датчика напряжения, равного напряжению задающегосигнала с выхода программного устройства 20. После остановки звена 5 уп- .ругий элемент 6 будет растянут на величну, определяемую величиной сигнала с выхода программного устройства.Усилие растянутого упругого элементачерез рейку 4 будет передаваться захватным рычагам 2, которые и обеспечат программное сжатие объекта.Сигнал обратной связи с датчикаположения 7 поступает на вход программного устройства 20. Поэтому после отработки приводом 3 заданного 40входного воздействия программное устройство 20 выдаст команду на выполнение следующей операции.Величина выходного сигнала, подаваемого с программного устройства на 4вход первого элемента сравнения, определяет усилие сжатия при захватывании объекта и зависит от жесткостиупругого элемента 6. При этом габа.ритные размеры объекта никакого влияния на величину выходного сигналапрограммного устройства не оказывают,так как растяжение элемента 6 начнется только после касания объекта захватными рычагами независимоот того, когда это касание произойдет.Если после касания объекта захватными рычагами произойдет его деформация, то рычаги начнут сжиматься и иа33 25 5 12667 выходевторого датчика положения 11 произойдет изменение выходного напряжения в сторону его увеличения. В результате на выходе второго элемента сравнения 19 появится положительный сигнал, который при некоторой величине деформации объекта приведет к срабатыванию порогового элемента 8 и, следовательно, к переключению второго ключа 21 на выход программного 10 устройства 20Таким образом, на входы первого элемента сравнения 9 поступят равные по величине сигналы. Это в свок очередь приведет к остановке привода 3, 15 а значит и к прекращению сжатия объекта.Поскольку сжатие объекта прекратится досрочно и осуществится не в полной мере (не будет соответство вать сигналу с выхода, программного устройства), то сигнал обратной связи с выхода первого датчика положения 7 не достигнет требуемой величины, В результате на вход программно- но устройства нужный сигнал о выполнении задания (о заданном усилии сжатия объекта) не поступит. Следовательно, не произойдет и дальнейшего выполнения операций. При этом для ин- ЗО формации о создавшейся ситуации от выходного сигнала порогового элемента 8 сработает индикаторное устройство 22, После аварийной остановки па. желанию оператора программа выполнения операций может быть продолжена или может быть изменено место захвата объекта. Величина порога срабатывания элемента 8 определяется величиной допустимой деформации для захва О тываемых объектов. Она может меняться при работе с различными объектами.Для разжатия захватных рычагов в случае, если не произошло аварийного 45 останова, достаточно обнулить сигнал с выхода программного устройства 20.В этом случае сигнал с выхода первого датчика положения 7 обеспечит реверсивное движение привода 3 до разжатия рычагов 2 схвата и выбрасывания захваченного объекта. После разжатия рычагов вновь замыкаетсяпервый ключ 17 и устройство готово квыполнению захвата нового объекта,Если следующий объект имеет большиегабариты, чем предыдущий то на выходе программного устройства должно появиться малое по величине напряжение (противоположного знака), которое приведет к разжатию захватных рычагов до предельного значения (до упора), Дальнейшая работа привода 3 обеспечит перемещение конечного звена 5 вниз при неподвижном положении рейки 4. В результате произойдет сжатие элемента 6 и на выходе первого датчика положения 7 появится сигнал, который обеспечит обнуление сигнала на входе усилителя 10, а следовательно, и привода 3. Поступивший на вход программного устройства 20 сигнал обратной связи (с выхода первого датчика положения 7) обеспечит обнуление выходного сигнала программного устройства. После этого сигнал, поступающий с выхода первого датчика положения 7 на второй вход первого элемента сравнения, обеспечит перемещение звена 5 вверх до исходного (нейтрального) положения упругого элемента 6. При этом захватные рычаги 2 будут полностью разжаты и манипулятор будет готов к захвату нового большего по габаритам объекта.Если при захватывании легко деформируемого объекта произойдет аварийный останов устройства (в момент предельно возможной деформации), то для приведения устройства в исходное положение (разжатие захватных рычагов) необходимо, чтобы оператор вручную обнулил выходной сигнал программного устройства 20 и переключил второй ключ 21 на выход первого датчика положения 7, вручную увеличив порог срабатывания порогового элемента 8. После увеличения порога на выходе элемента 8 сигнал обнуляется и второй ключ 21 переключается на выход первого датчика положения 7. Поскольку на первый вход элемента сравнения 9 сигнал, отличный от нуля, уже не поступает, а на второй вход поступает сигнал от первого датчика положения 7, то привод 3 будет перемещать звено 5 вниз, что приведет к разжатию захватных рычагов и выбрасыванию объекта. Движение привода 3 будет происходить до обнуления сигнала с .выхода первого датчика положения.После приведения устройства в исходное положение (элемент 6 не деформирован) на пороговом элементе 8 вновь выставляется требуемый порог.26 б 733 ф о р м у л а изобретения Составитель И.АфонинТехред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи Редактор А.Гулько Тираж 1031 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 5711/13 Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная, 4 Практическая реализация предлагаемого устройства не вызывает затруднений, так как в нем используются только типовые электронные элементы и типовое программное устройство, например УГМ, УКМили УКМи др. Устройство управления усилием схвата манипулятора, содержащее корпус, в котором шарнирно установлены поворотные захватные рычаги, кинематически связанные с помощью зубчато- реечной передачи с приводом линейного перемещения, причем рейка подпружннена относительно конечного звена привода, первый датчик положения, обмотка которого закреплена на рейке, а движок - на конечном звене привода линейного перемещения, последовательно соединенные первый элемент сравнения и усилитель, выход которого соединен с входом привода линейного перемещения, тактильные датчики, установленные на рабочей поверхности захватных рычагов, первый и второй логические элементы ИЛИ, входы которых подключены к выходам тактильных датчиков левого и правого захватных рычагов соответственно, а выходы - к первому и второму входам логическо 8го элемента И, второй элемент сравнения и первый ключ, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью обеспечения на схвате заданного программного усилия и предотвращения разрушения объекта манипулирования, в негодополнительно введены второй ключ,запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом первого ключа, 1 О а выход - с первым входом второгоэлемента сравнения, программное устройство, выход которого подключен кпервому входу первого элемента сравнения и к первому сигнальному входувторого ключа, управляющий вход которого в свою очередь подключен к выходу порогового элемента, а выход второго ключа подключен к второму входупервого элемента сравнения, индика торное устройство, вход которого сое"динен с выходом порогового элемента,причем вход программного устройстваи второй сигнальный вход второгоключа соединены с движком первого 25 датчика положения, управляющий входпервого ключа соединен с выходом логического элемента И, а его сигнальный вход и второй вход второго элемента сравнения подключены к закрепленному на корпусе движку второгодатчика положения, обмотка которогозакреплена на рейке, и выход второгоэлемента сравнения соединен с входомпорогового элемента.