Устройство для циклового программного управления манипуляторами

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРАМИ , содержащее панель управления, запоминающее устройство, блок согласования , блок управления, состоящий из последовательно соединенных многовходового элемента И, счетчика, дешифратора , а также генератора импульсов , триггера и компаратора, выходы которых соединены с входами элемента И, при этом другие входы элемента И связаны с. внешним оборудованием, входы триггера и установочный вход счетчика соединены с пусковым выходом панели управления, одни входы компаратора соединены с информационным выходом запоминающего устройства , а другие - с сигнальным выходом блока согласования, входы которого соединены с датчиками манипулятора и технологического оборудования, при этом выходы дешифратора соединены с программным адресным входом запоминающего устройства, а также блок усилителей, выходы которого соединены с приводами манипулятора и технологического оборудования, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены коммутатор и блок оперативного прерывания , состоящий из элементов 2И-НЕ, триггеров, многовходового элемента И-НЕ, инвертора и элементов 2И-2ИИЛИ-НЕ , при этом выходы элементов 2И-НЕ подключены к первым установочным входам триггеров, вторые установочные входы которых объединены, первые выходы соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с инвертором и с первыми входами элементов 2И-2И-ИЛИ-НЕ, выход инвер (Л тора соединен с вторыми входами элементов 2И-2И-ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с входами блока усилителей , третьи входы элементов 2И-2ИИЛИ-НЕ соединены с выходом аварийного слова запоминающего устройства, четвертые входы элементов 2И-2И-ИЛИ НЕ соединены с командным выходом заа поминающего устройства, вторые выхосо ды триггеров соединены с аварийным адресным входом запоминающего устрой00 ства, объединенные установочные входы триггеров соединены с установочным выходом панели управления, первые входы элементов 2И-НЕ соединены с выходом состояний блока согласований , вторые входы элементов 2И-НЕ соединены с информационным аварийным выходом запоминающего устройства, выход инвертора соединен также с одним из входов элемента И блока управления и выход элемента fi-HE соединен с аварийным входом коммутатора, вход

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<191 <> (» 1. (51)4-С 05 В 19/!8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3530088/24-24 (22) 25.10.82 (46) 30.08.85. Бюл. N - 32 (72) А.M.Ãîí÷àð и А.H.Ïàí÷åíêî (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института технической механики АН УССР (53) 621.503.55(088.8) (56) Белянин П.Н. Промьппленные роботы, N.: Машиностроение,1975, с. 201230.

Юревич F..È. и др. Системы управления промьппленными роботами и манипуляторами. Л. 1980, с. 108-125. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОВОГО

ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРАМИ„ содержащее панель управления, запоминающее устройство, блок согласования, блок управления, состоящий из последовательно соединенных многовходового элемента И, счетчика, дешифратора, а также генератора импульсов, триггера и компаратора, выходы которых соединены с входами элемента И, при этом другие входы элемента И связаны с внешним оборудованием, входы триггера и установочный вход счетчика соединены с пусковым выходом панели управления, одни входы компаратора соединены с информационным выходом запоминаюшего устройства, а другие — с сигнальным выходом . блока согласования, входы которого соединены с датчиками манипулятора и технологического оборудования, при этом выходы дешифратора соединены с программным адресным входом запоминающего устройства, а также блок усилителей, выходы которого соединены с приводами манипулятора и технологического оборудования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены коммутатор и блок оперативного прерывания, состоящий из элементов 2И вЂ” HE, триггеров, многовходового элемента

И-НЕ, инвертора и элементов 2И-2ИИЛИ вЂ” НЕ, при этом выходы элементов

2И-НЕ подключены к первым установочным входам триггеров, вторые установочные входы которых объединены, первые выходы соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с инвертором и с первыми вхоцами элементов 2И-2И-ИЛИ-НЕ, выход инвертора соединен с вторыми входами элементов 2И-2И-ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с входами блока усилителей, третьи входы элементов 2И-2ИИЛИ-НЕ соединены с выходом аварийного слова запоминающего устройства, четвертые входы элементов 2И вЂ” 2И-ИЛИ—

НЕ соединены с командным выходом запоминающего устройства, вторые выходы триггеров соединены с аварийным адресным входом запоминающего устройства, объединенные установочные вхо— ды триггеров соединены с установоч— ным выходом панели управления, пер— вые входы элементов 2И-НЕ соединены с выходом состояний блока согласований, вторые входы элементов 2И вЂ” НЕ соединены с информационным аварийным выходом запоминающего устройства, выход инвертора соединен также с одним из входов элемента И блока управления и выход элемента И-НГ соединен с аварийным входом коммутатора, вход

1176303 также выход соединены с нием. запуска коммутатора соединен с вь>ходом запуска панели управления, пусковой, остановочный выходы, а

Изобретение относится к робототехнике, конкретно к устройствам управления промьппленными роботами.

Цель изобретения — расширение области применения устройства. 5

На фиг.I представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока оперативного прерывания; на фиг.3 — функциональная схема блока управления; на фиг. 4 — одна из возможных схем коммутатора.

Устройство содержит блок 1 управления, блок 2 усилителей, запоминающее устройства 3, панель 4 управления, блок 5 согласования с датчиками мани † пулятора и технологического оборудования, блок 6 оперативного прерывания, коммутатор 7.

Выходы блока 2 усилителей цепью 8 соединяются- с приводами манипулятора 20 и командньп1и цепями технологического оборудования, а входы цепью 9 — с командными выходами блока 6 оперативк >го прерывания.

Адресный выход блока 6 цепью !О соединеH с аварийным адресным входом запоминающего устройства 3, блакиравочный выход цепью 11 — с блакировоч— ным входом блока 1 управления, аварий: ный выход цепью 12 — с аварийным вхо- 30 дом коммутатора 7, Установочный вход блока б цепью 13 соединен с устаковочнь>м выходом пакели 4 управления, вход состояний цепью 14 — с выходами состояний блока 5 согласования, информационный аварийный вход цепью 15 — с информационным аварийкь1м выходом запоминающего устрой с rва 3, Вх>>р, ава рийна го цепью 16 — с вь1ходом аварийнога слов;. 40 запоминающего устройс пва 3, командный вход цепью 17 — с командным выходом запоминающегQ устройства 3.

Информационный выход запамикающего устройства 3 цепью 18 с >единек с информацио1ьпым входсм блока 1 управления, а прогр:1ммк1,111 адресный 1>хад запуска коммутатора внешним. аборудовазапоминающего устрбйства 3 цепью 19— с адресным выходам блока 1 управления.

Пусковой вход блока 1 управления соединен цепью 20 с пусковым выходом панели 4 управления, сигнальный вход цепью 21 — с сигнальным выходом блока 5 согласования. Контрольный вход блока 1 соединен цепью 22 с технологическим оборудованием, и блок получает по нему сигналы о готовности оборудования к работе.

Входы блока 5 согласования соеди- нены цепью 23 с датчиками манипулятора и технологического оборудования.

Вход запуска. коммутатора 7 соединен цепью 24 с выходом запуска панели 4 управления. Пусковой выход коммутатора 7 цепью 25 соединен с коммутационными це11ями технологического оборудования, осуществляющими его включение; остановачный выход цепью

26 — с коммутационными цепями технологического оборудования, осуществляющими его отключение; выход запуска цепью 27 — с коммутационными элементами других аналогичных устройств управления роботами при работе их в едином робототехническам комплексе.

Блок 6 оперативного прерывания содержит 11-разрядный регистр 27, выполненный ка триггерах 28, группу 29, содержащую 1>! логических элементов

30 2И Ш ., группу 31, содержащую N элементов 32 2И-2И-ИЛИ-НЕ, логический элемент 33 N И-НЕ и инвертор 34. Число Nl определяется максимально Bоз можным числом технологического оборудования, с которым работает данное уст!>айство управления.

S-вход11 триггеров 28 регистра 27 соединены с выходами логических элементов 30 группы 29. R-входы триггеров 28 соединены вместе и образуют

vcòëíî1>î÷íüè3 вход блока 6 оперативного прерьп1акия, саедипеьинпй с цепью

1176303 4 работать и какие команды должно выполнять технологическое оборудование, Выход инвертора 34 образует блокировочнь;. выход блока 6 и соединен с цепью 1,,по которой на блок 1 управления ..эступает при возникновении аварийной ситуации сигнал, запрещающий дальнейшее выполнение программы работы устройством управления, Выход

1О логического элемента 33 также образует аварийный выход блока 6 и соединен с цепью 12, по которой на коммутатор ? поступает сигнал на аварийное отключение соответствующего техноло15 гического оборудования.

Блок управления (фиг.3) содержит дешифратор 35, счетчик 36, логический многовходовый элемент И 37, генератор 38 импульсов, триггер 39, компа20 ратор 40, выполненный, например, на элементах ИСКЛЮЧА!ОЩЕЕ ИЛИ.

Выходы дешифратора 35 образуют адресный выход блока 1 управления и соединены с цепью 19, по которой на запоминающее устройство 3 поступает адрес программного командного слова.

Входы дешифратора 35 соединены с выходами счетчика 36.

Информационный вход блока 1 обра30 зован первыми входами компаратора 40, которые соединены с цепью 18.

По цепи 18 иэ запоминающего устройства 3 на блок 1 управления приходит информация, которую необходимо проконтролировать для перехода на следующий шаг программы.

Вторые входы компаратора 40 образуют сигнальный вход блока 1 и соединеньг с цепью 21, по которой через

4О согласующий блок 5 приходит информа ция о состоянии манипулятора и технологического оборудования. Входы триггера 39 и вход "Сброс" счетчика 36 образуют пусковой вход блока 1 и со45 единены с цепью 20, по которой на блок 1 управления приходят с панели

4 управления сигналы на останов и запуск программы.

13, Последняя служит для установки триггеров 28 в исходное состояние с панели 4 управления. g-выходы триггеров 28 образуют адресный выход блока 6 и соединены с цепью 10.

Код выставленный на этом адресном выходе по цепи 10, поступает в запоминающее устройство 3 и вызывает из него аварийные слова, определяющие аварийные конфигурации манипулятора и аварийную реакцию технологического оборудования, Первые входы элементов 30 группы

29 образуют вход состояний блока 6 и соединены с цепью 14, по которой в блок 6 оперативного прерывания через блок 5 согласования поступает информация о состоянии технологического оборудования, т.е. оборудование находится в исходном состоянии >или в рабочем цикле. Вторые входы элементов 30 образуют информационный вход блока 6 и соединены с цепью 15, по которой из запоминающего устройства

3 приходит в блок 6 информация о возможности возникновения аварийной ситуации при взаимодействии манипулятора и технологического оборудования.

Информация содержится в специальных разрядах выполняемого в данный момент робототехническим комплексом командного слова. Ц-выходы триггеров 28 регистра 27 соединены с соответствующими входами логического элемента

33 N И-НЕ. Выход элемента 33 соединен с входом инвертора 34 и с одним из входов элементов 32 группы 31. Выход инвертора 34 соединен с вторыми входами элементов 32, третьи входы которых образуют в блоке 6 вход аварийного слова и соединены с цепью 16 ° По цепи 16 из запоминающего устройства 3 приходит в блок 6 аварийное слово, определяющее аварийную конфигурацию манипулятора и. аварийную реакцию технологического оборудования. Четвертые входы элементов 32 образуют в блоке 6 вход командного слова и соединены с цепью 17, по которой в блок 6 из запоминающего устройства 3 поступает командное слово, задающее работу приводов манипулятора и технологического оборудования. Выходы элементов 32 группы 31 образуют командный выход блока 6 и соединены с цепью 9, по ко-55 торой на блок 2 усилителей поступает информация о том, какие приводы манипуляторов должны в настоящий момент

Выходы триггера 39 и компаратора

40 соединены с входами элемента 37.

Часть входов элемента 37 образуют контрольный вход блока 1 и соединены с цепью 22. Один из входов элемента

37 образует блокировочный вход блока 1 и соединен с цепью 11. Один из входов элемента 37 соединен также с генератором 38 импульсов.

1176303

Коммутатор 7 содержит группу 41 ключей, выполненных по стандартной схеме на транзисторах 42 в количестве равном Р, где F — соответствует числу единиц технологического оборудования, которое необходимо отключать при возникновении аварийной ситуации.

В коллекторных цепят транзисторов

42 включены обмотки реле 43, которые контактами 44 отключают технологическое оборудование, В базовых цепях транзисторов 42 стоят базовые резис.торы 45, вторые концы которьгх образуют аварийный вход коммутатора 7 и соединены с цепью !2, Имеются группы 46 и 47 коммутационных элементов 48 и 49, служащие для ручного включения и отключения гехно— логического оборудования.

Выходы элементов 48 группы 46 образуют пусковой выход коммутатора 7 и соединены с цепью 25, а выходы элементов 49 группы 47 образуют остановочный выход коммутатора 7 и соединены с цепью 26. Вторая группа 50 ключей также выполнена по стандартной схеме на транзисторах 51 в количестве Z, где Z соответствует числу команд, необходимому для передачи на другой аналогичный пульт управления второго манипулятора, если он есть в составе робототехнического комплекса.

В коллекторных цепях транзисторов

51 включены обмотки реле 52. Е3 базовых цепях транзисторов 51 стоят базовые резисторы 53, вторые концы которых образуют вход запуска коммутатора 7 и соединены с цепью 24, Последняя соединяет ключи группы 50 с органами управления на панели 4 управления.

Данная группа команд производит дублирование команд, поступающих с панели 4 управления на устройство управления, например, команд Пуск"„

"Стоп" и т,д., и передает их на другое аналогичное устройство управле— ния для возможности осуществления управления робототехническим комплексом, В составе KoTopol"о два JJcTpoHcT ва управления (c. любого из них).

Контакты 54 объединены в конгактную группу 55, а их выходы образуют выход запуска коммутатора 7 и соединены с цепью 27, по которой проходят

40 15

55 дублирующие сигналы с .устройства управления на второе такое же устройство.

Состав остальных блоков не раскрывается, так как они не являются предметом изобретения и могут быть заимствованы из прототипа.

Работа устройства для циклового программного управления представлена на примере робототехнического комплекса, состоящего иэ технологического оборудования (ТО) и двух манипулято— ров, а следовательно, и двух устройств циклового программного управления, которые связаны между собой, Для включения комплекса с коммутатора 7 по цепи 25 на оборудование комплекса коммутационными элементами 48 группы 46 подаются команды

"Включение ТО". После включения все задействованные единицьг ТО устанавливают сигналы логической единицы на контрольном входе блока 1 управления,. поступающие по цепи 22 и подтверждающие включение оборудования.

Кроме того, должна быть произведена установка в исходное состояние блока 6 оперативного прерывания и счетчика 36 блока 1 управления. Для этого с панели 4 управления подается сигнал "Сброс", который поступает по цепи 13 на установочный вход блока 6 оперативного прерывания и по цепи

20 — на вход "Сброс" счетчика 36, устанавливая триггеры 30 регистра 29 и счетчик 36 в исходное состояние.

После установки блока 6 оперативного препывания в исходное состояние на блокировочный вход блока 1 управления по цепи 1! приходит сигнал ло— гической единицы, разрешающий работу блоку 1 управления. После установки счетчика 36 в исходное положение сигналом "Сброс" на запоминающее устройство 3 по цепи 19 с выхода дешифратора 35 поступает начальный адрес программы работы комплекса, вызывающий командное слово исходного состояния, которое поступает по цепи 17 на блок

6 оперативного прерывания, а оттуда по цепи 9 — на блок 2 усилителей и, проходя по цепи 8, попадает на манипулятор и технологическое оборудова— ние, и вызывает установку ТО и манипулятора в исходное положение. По цепи 18 это командное слово поступает на компаратор 40 блока i управления.

7 1176

Компаратор сраннивает информацию пришедшего командного слова и информацию, поступившую через блок 5 согласования по цепи 18 от датчиков мани— пулятора и технологического оборудования.

Если манипулятор и ТО команды выполнили, то информация, поступившая с датчиков, соответствует командному слову и на выходе компаратора форми — 10 руется сигнал логической единицы, поступающий на элемент И 37. Блок 1 управления готов к работе в автоматическом режиме, при этом на всех входах элемента И 37 (за исключением 15 двух входов ) установлены сигналы логической единицы, На один из остав— шихся входов поступают импульсы с гейератора 38, а второй, оставшийся вход соединен с выходом триггера 39 20 и на нем держится сигнал логического нуля.

По приходу по цепи 20 сигнала

It !!

Пуск с панели 4 управления триггер 39 переворачивается и на его выхо-25 де устанавливается сигнал логической единицы.

Первый пришедший после этого импульс генератора формирует импульсы на выходе элемента И 37 и изменяет состояние счетчика 36 и на выходе дешифратора 35 формируется адрес следующего командного слова.

Новое командное слово поступает на компаратор 40 блока 1 управления и, если его информация отличает я ат информации предыдущего командного слова, сигнал компаратора убирает логические единицы с соответствующих gp входов элемента И 37, запрещая прохождение импульсов с генератора 38.

Это значит, что состояние счетчика не изменится, а следовательно, новое командное слава не будет вызвано иэ запоминающего устройства 3 до того момента, пока датчики не подтвердят выполнения предыдущего командного слова манипулятором и технологическим оборудованием. Сигналы "Сброс" и 50

"Пуск" с панели 4 управления по цепи 24 поступают на ключи группы ., вызывая срабатывание соответствующих реле 52, которые контактами 54 по цепи 27 передают эти команды на устрой-55 ство циклонага программного управле— ния второго манипулятора, обеспечивая его исходное положение и запуск.

303

Таким образом, введение дубпирон: ния кома. д позволяет производитi- начальную vr.òàêîâêó и запуск комплек< а с любого из имеющихся в комплексе устройств управления, После выполнения манипулятором и

ТО вызванного командного слова блок 1 угранления посылает по цепи 19 в запоминающее устройство 3 адрес следующего командного слона.

В некоторые моменты выполнения программы возможны такие взаимодействия манипулятора и ТО, которые в случае аварийной работы оборудования могут привести к поломке манипулятора и самого технологического оборудования. Например, самоход пресса, когда рука манипулятора находится в зоне штампа. Информация о таком опасном взаимодействии записана в специальном разряде командного слова и при вызове соответствующего командного слова по цепи 15 поступает на информационный аварийный вход блока 6 оперативного прерывания. Если авария не происходит, то командное слово сохраняется на командных выходах блока 6 оперативного прерывания„ т.е. на выходах элементов 32.

Если же возникает аварийная ситуа— ция (пошел пуансон пресса, когда рука работа под прессом)„ то с датчика, установленного на потенциально опас— ном элементе технологического оборудования (например, на шатуне пресса), поступает сигнал о несанкционированной, аварийной работе ТО.

Этот сигнал через блок 5 согласовав ния поступает па цепи 14 на вход состояний блока 6 оперативного прерыва— ния, а затем на один иэ элементов 30.

Сигнал аб отказе поступает раньше, чем происходит авария, так как быст— радейстние датчика выше, чем технало1 гическаго оборудования. Таким образам на один из элементов 30 поступают сигналы о возможности аварийной ситуации и о том, что аварийная ситуация происходит. Тогда на выходе соответствующего элемента 30 возникает сигнал, поступающий на соответствующий триггер 28 регистра 27 и переводящий его во второе положение.

На адресном выходе блока 6 оперативного. прерывания формируется адрес аварийного слова, которое задает реакцию манипулятора и техцалагичес—

9 11763 кого оборудования на возникновение данной аварийной ситуации. По цепи 10 адрес поступает на аварийный адресный вход запоминающего устройства 3 и вызывает из него соответствующее аварийное слово, которое поступает на группу 31 элементов 32 по цепи 16.

Одновременно сигнал со сработав.— шего триггера 28 поступает на элемент 33, который изменяет сигнал íà 10 выходе и разрешает прохождение на командный выход блока 6 оперативного прерывания аварийного командного слова, поступившего по цепи 16. Этот же сигнал с выхода элемента 33, про- 15 ходя через инвертор 34, поступает на другие входы элементов 32 и запрещает прохождение на командный выход блока 6 оперативного прерывания командного слова, поступившего по це- 20 пи 17. Одновременно сигнал с выхода элемента 33 по цепи 12 поступает на группу 41 ключей, вызывая срабатывание реле 43, которые контактами 44 по цепи 26 производят выключение 25 технологического оборудования. Сигнал с выхода инвертора по цепи 11 поступает на блок l управления и устанав— ливает в состояние логической единицы один из входов элемента 37. щб

03 10

Этим запрещается прохождение иа счетчик 36 сигналов тактовой частоты генератора 38, а следовательно, не происходит дальнейшая отработка программы.

Аварийное командное слово с командного выхода блока 6 оперативного прерывания по цепи 9 поступает на блок 2 усилителей, которые по цепи 8 вызывают срабатывание соответствующих приводов манипулятора и технологического оборудования, обеспечивая их реакцию на возникшую аварийную ситуацию. Например, заставляют руку манипулятора выдергивать из под пресса с одновременным поворотом ее в сторону.

После устранения причин аварии устройство управления сигналом

"Сброс" с панели 4 управления устанавливается в исходное положение и опять готово к автоматической работе.

Ъ

Наличие блока оперативного прерывания позволяет избежать поломок манипуляторов и технологического оборудования при возникновении аварийных ситуаций, когда есть взаимодействие манипулятора и оборудования.

) t7ЬЮЗ

Дог. 2

Z1 .18 авиа. 3

1176303

f2

27

Составитель А. Исправникова

Редактор М. Петрова Техред И. Асталош Корректор А.Обручар

Заказ 5360/47 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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