Способ определения жесткостных характеристик манипулятора
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (S84 В 25 J 11 00 (Я (©
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3799530/25-08 (22) 16.08.84 (46) 07.02.86. Бюл. М 5 (71) Институт машиноведения им. А.А.Благонравова и Смоленское научно-производственное объединение
"Техноприбор" (72) Л.М.Болотин, А.И.Корендясев, Б.Л. Саламандра, Ю. В. Столин, Б.Л. Табачник, Л. И. TbIB ес, А.А. Федосеенков и A,È.Êàöíåëbñoí (53) 621.229.72(088.8) (56) Овакимов А.Г., Сергеев А.В.
11атрица податливостей передач привода манипуляторов и ее приложение к расчету статических ошибок положе ния. — Машиноведение, 1980, У 3, с. 40-45.
Столин Ю.В., Тывес Л.И. Динамика автоматических манипуляторов с приводами, управляемыми по скорости — Станки и инструмент, 1981, 9 12. с. 10-13.
Елисеев С.В. и др. Промьппленные работы. Некоторые проблемы внедрения
Иркутск, изд-во>,Иркутского универ-.. ситета, 1982, с. 310-312. (54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАНИПУЛЯТОРА, заключающийся в том, что тарирован= ной силой нагружают механическую систему манипулятора и измеряют де-. формации отдельных ее кинематических цепей, о т л и ч а ю щ и и " с я тем, что, с целью повышения
<>»J2IHL44l А производительности путем уменьшения числа точек измерения, закрепляют рабочий орган манипулятора относительно его основания, нагружают; входные элементы приводных двигателей манипулятора переменными тарированными силами (моментами), регистрируют показания датчиков перемещения элементов механических передач, связывающих входные элементы приводов с соответствующими звеньями манипулятора, определяют упругие характеристики цепей привода отдельных степеней подвижности, а по; ним — величины жесткостей механических передач и зазоров в них.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что регистрируют перемещения входных элементов двигателей относительно корпусов последних, 3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что входные элементы приводных двигателей нагружают переменными силами (моментами) поочередно, причем при каждом нагружении одного из приводных двигателей входные элементы остальных двигателей нагружают постоянными силами.
Способ по п. 1, о т л и ч а юm,и и с я тем, что дополнительно закрепляют звенья руки относительно друг друга или основания.
1 12094
Изобретение относится к машиностроению, а точнее к манипуляторостроению, и может быть использовано для аттестации жесткостньгх характеристик и зазоров в кинематических 5 цепях привода промышленных роботов, а также для контроля качества изготовления и сборки манипулятора и для получения информации, необходимой для повышения точности программных движе- Ig ний робота.
Цель изобретения — повышение производительности путем уменьшения числа точек измерения в рабочем пространстве манипулятора. l5
На фиг ° 1 изображена схема проведения измерений по предлагаемому способу; на фиг.2 — измерительный стенд, вариант; на фиг. 3 — график упругой характеристики привода i -го звена ма. нипулятора; на фиг.4 — схема манипулятора с двумя степенями подвижности.
Предложенный способ реализуется следующим образом. 25
На основании 1 стенда (фиг.! и 2) установлен манипулятор 2. Рабочий орган 3 манипулятора закрепляют относительно основания 1. Входные элементы 4 — 8 приводных двигателей 9
13 нагружают тарированными моментами, например, с помощью моментных ключей (фиг.! показаны стрелками) и регистрируют (с помощью датчиков
14 — 18 обратной связи по положению звеньев 19 — 23 руки) перемеще35 ния входных валов 4 — 8 приводных двигателей 9 — !3 соответственно.
При этом показания датчиков высвечивают, например, на дисплее устройства управления роботом (не показано), 40 что облегчает работу оператора. После снятия показаний определяют упругие характеристики каждой степени подвижности манипулятора, но ним определяют величины жесткостей меха"
43 нических передач и зазоров в них °
Для исключения влияния зазоров в шарнирах руки на точность измерений эксперименты можно проводить несколько иным путем. 5i3
Пусть необходимо определить жесткостные характеристики привода вертикального звена 20. Для этого на гружают постоянными моментами входные элементы 4, 6, 7 и 8 приводных двигателей 9, Il, 12 и 13 звеньев 19, 21, 22 и 23 (всех, ,кроме звена 20). После этого
3! 2 закрепляют указанные входные элементы, например, относительно корпусов соответствующих двигателей. Затем на гружают тарированной нагрузкой входной элемент 5 двигателя 10 привода звена 20 руки и регистрируют показания датчика 15 положения звена 20, Следует отметить, что величина предварительного нагружения постоянными силами элементов 4, 6, 7 и 8 долж на превышать максимальную величину тарированной силы нагружения входного элемента 5. При определении жесткостных характеристик привода других звеньев руки приемы способа проводятся аналогично, но по отношению к другим элементам.
На фиг.l приведен вариант измерительного стенда при дополнительно закрепленных относительно основания, звеньев руки. Такая схема проведения измерений также позволяет исключить влияние зазоров в шарнирах руки и упругости звеньев руки на результаты измерений.
Определение жесткостных характе- ° ристик манипулятора, например, привода вертикального звена 20 проводят следующим образом. Присоединяют к входному элементу 5 приводного двигателя 10 диск 24. Наматывают на диск прочную нить 25, не менее 3-4 витка. К обеим ветвям нити привязывают грузы 26 и 27 (например, массой
0,2 кг). Закрепляют от перемещений звено 20 при помощи зажима 28 °
Поднимают первый груз 26 и регистрируют показание датчика 15 (число
А о в десятичной системе исчисления). Затем, опустив груз 26, приподнимают второй груз 27 и регистрируют второе показание датчика 15, (число Б„о) . Опускают второй груз
27 и регистрируют третье показание датчика 15 (число В ) . Тогда . зазор, р в механических передачах привода звена 20 определяются по формуле а податливость передачи определяют по формуле g о В о), h ° ю где — радиус диска 24 (для удобства счета можно принять !
00 мм масса груза 26 (или 27) з
Для более точного определения жесткостных характеристик манипулятора нагружение и соответственно все остальные этапы осуществления способа проводят несколько раз и с грузами различной массы.
На фиг.3 приведен вид графика упругой характеристики привода i-ro звена манипулятора. По горизонтальной оси откладывают значения пере- 10 мещения Ч, по вертикальной - значение прикладываемого момента М< к входным валам приводных двигателей.
Жесткость С; кинематической цепи привода i-го звена манипулятора опре- 15 деляется С, = 1/Я;, т.е, как величина обратная податливости f; =Л 1 ;/дМ}, а зазор в передаче определяется
= ДЧ Б; . Построенная упругая характеристика привода i-ro звена содержит, 20 кроме информации о жесткости и зазорах передач, информацию о статическом моменте трения М, .; в них (фиг.3) .
Полученные значения С i, Ь; и М qp i 25 характеризующие качество изготовления манипулятора, используют для его контроля на заводе-изготовителе пу-. тем сравнения с допустимыми значениями (паспортными характеристиками), 1209431
P,(P„Ð ) о Ч„
C,P,, (Ч +Ч,) дч О) Q 1, f, E
i, (P,(Р„+ Р ) cos +„-C P со (Ч„+ Ч И
-,r e, (P, +P,) os,-Е, Р,«(Ч „. Ч,)1+, e, P," (Ч, Ч,) ° и Ц вЂ” значения, обобщенных сил в шарнирах руки манипулятора.
40 Ошибки, обусловленные зазорами в кинематических цепях привода звеньев. определяются зависимостями
4Ч,(А Ä siga t(A Г Ql, - A diag (6„8z) дч,(6) АР((А ) а.), 1 о, о sign (Q я )
-1 .Ч о S Sigh 6, S„sign (е (Р, +Р ) созЧ„-е Р со5(ч + ч })
g g gp(f,(P,+Ð )cos<,-C P>cos 0 дЧ где А=П /c}q. jj- матРица частных передаточных отношений, имеющая для 11 О1 данной структуры вид 1 Полученные выражения для расчета ошибок дЧ, (Г), д с) (f), «(6) и д и (о) используются для расчета корректирующих поправок к программПовышение точности воспроизведения программного движения иллюстрируется на примере манипулятора с двумя степенями подвижности (фиг.4) . Имеющиеся в цепях Привода звеньев зазоры и податливости показаны элементами. 29 и 30. В результате применения способа определены значения податливостей К„, Г зазоров 61, двух цепей привода. Из-эа этих факторов любая нагрузка на звенья руки, например, силы веса Р1 и Р2 звеньев смещают захват 31 иэ заданного программой положения, и обобщенные координаты q„ и q отработаны со статической ошибкой аЧ„и дЧ Здесь д q „(f) и д q (f) — ошибки, вызванные податлив ос тью Е„и f z к инематических цепей, а h q ф) и 1 д q< (5) - ошибки, вызванные зазорами 5 иЬ, Для структуры манипулятора. (фиг.4) ошибки, обусловленные податливостью передач привода, определяются по формулам! 209 ;31 1209431 l 20944 I @y rl /ф Составителъ С,.Новик Техред Т.Дубинчак Корректор А.Тяско Редактор П.Коссей Заказ 370/20 Тираж i030 Подписное ВНИИПИ ГоЕударственногo комитета СССР по делаи изобретений и открытий 1i3035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4
