Задающий орган манипулятора

 

Изобретение относится к задающим устройствам систем управления манипуляторами и может быть использовано для управления манипуляторами в полуавтоматическом, командном либо в комбинированном, например командного .М в копирующем, режимах. Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за счет использования воз-- можности управления пальцами руки оператора . При осуществлении полуавтоматического режима управления перемещение рамки 2 в направляющих основания 1 формирует составляющую силу по оси вектора перемещения схвата. Вращение рамки 4 относительно рамки 2 формирует составляюно ю силу по оси вектора перемещения схвата. Поворот рукоятки 6 относительно рамки 4 формирует составляющую силу по оси вектора перемещения . Поворот схвата реализуется поворотом двуплечего рычага 20 в подшипниках 19 с помощью указательного и среднего пальцев руки оператора, расположенных на рукоятке 6, с помощью которой осуществляются указанные перемещения . 1 з.п. ф-лы, 5 ил. 21 % (Л 20 со со 00 О) со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4147498/25-08 (22) 14.11.86 (46) 07.05.88. Бюл. № 17 (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт механизации и энергетики лесной промышленности (72) В.ЯвКотик и О.С.Дмитриев (53) 621-229.72(088.8) (56) Аболь П.И. и др. Машина ЛП-19 на лесосечных работах. — M. Лесная промьппленность, 1977, с. 18, рис. 10-16. (54) ЗАДАЮЩИЙ ОРГАН МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к задающим устройствам систем управления манипуляторами и может быть использовано для управления манипуляторами в полуавтоматическом, командном либо в комбинированном, например командно„„SU„„1393619 А 1 (51)4 В 25 J 3/04, G 05 С 9/04 копирующем, режимах. Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за счет использования возможности управления пальцами руки оператора. При осуществлении полуавтоматического режима управления перемещение рамки 2 в направляющих основания

1 формирует составляющую силу по оси вектора перемещения схвата. Вращение рамки 4 относительно рамки 2 формирует составляющую силу по оси вектора

t перемещения схвата. Поворот рукоятки

6 относительно рамки 4 формирует составляющую силу по оси вектора перемещения. Поворот схвата реализуется поворотом двуплечего рычага 20 в под- шипниках 19 с помощью указательного и среднего пальцев руки оператора, расположенных на рукоятке 6, с помощью которой осуществляются указанные пере- Се мещения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. .Р1

1393619

Изобретение относится к задающим устройствам систем управления манипуляторами и может быть использовано для управления манипуляторами в полу5 автоматическом, командном либо в комбинированном„ например командно-копирующем, режимах, Целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за счет ис- 10 пользования возможности управления пальцами руки оператора °

На фиг. 1 показана кинематическая схема задающего органа; на фиг. 2 вырез на рукоятке задающего органа в зоне расположения на ней двуплечего рычага и фиксатора.„ на фиг. 3 — руко-. ятка задающего органа. в зоне располоя<ения на ней двуплечего рычага и фиксатора с рукой оператора, общий вид; 2О на фиг. 4 — схематично лесозаготовительная машина, управляемая задающим органом; на фиг. 5 — кинематическая схема манипулятора машины в системе координат. 25

Задающий орган вкпючает в себя установленную с возможностью продольного перемещения относительно неподвижного основания 1 внешнюю рамку 2, в которой с возможностью вращения 30 вокруг оси в подшипниках 3 шарнирно закреплена внутренняя рамка 4.

Ось вращения внутренней рамки 4 относительно внешней рамки 2 параллельна направлению продольного перемещения рамки 2 в направляющих основания 1.

Во внутренней рамке 4 с возможностью поворота в подшипниках 5 в плоскости, перпендикулярной плоскости хр поворота рамки 4 относительно рамки 2, установлена рукоятка 6, между рамкой 2 и основанием 1 установлены упругие элементы 7, шарнирно спиральные пружины, оси которых параллельны . направлению продольного перемещения рамки 2, На основании установлен датчик (потенциометр) 8, движок 9 которого закреплен на рамке 2. Упругие элементы 7 подобраны и установлены так,,что в исходном положении сигнал, снимаемый с потенциометра, равеН нулю.

На рамке 2 смонтирован датчик 10 (потенциометр), движок 11 которого установлен на внутренней рамке 4 °

Между рамками 4 и 2 установлены упругие элементы 12, которые подобра-ны и закреплены так, что в исходном положении рамки 4 движок 11 потенциометра находится в положении, соответствующем нулевому уровню сигнала, снимаемого с датчика 10.

На рамке 4 смонтирован датчик 13 (потенциометр), движок 14 которого закреплен на рукоятке 6.

Между рукояткой 6 и рамкой 4 установлены упругие элементы 15 (например, спиральные пружины). Они выбраны и установлены так,. что в исходном (нулевом) положении рукоятки 6 движок

14 соответствует нулевому сигналу.

Кроме того, задающий орган снабжен установленным на оси 16, смонтированной в рукоятке 6 между средним 17 и указательным 18 пальцами, с возможностью поворота в подшипниках 19 двуплечим рычагом 20 с толкателями на его плечах, который посредством упругих элементов 21 связан с рукояткой 6, На рукоятке имеется датчик 22 (потенциометр), движок 23 которого закреплен на двуплечем рычаге 20„

Упругие элементы 21 (например, спиральные пружины) подобраны и установлены так, что положение движка 23 на датчике 22 соответствует нулевому сигналу.

Двуплечий рычаг 20 може . быть смонтирован заподлицо с наружной поверхностью рукоятки (фиг, 2), Для фиксации двуплечего рычага в исходном нулевом положении задающий орган может быть снабжен подпружиненным фиксатором. Фиксатор может быть выполнен в виде стержня 24, который установлен в соответствующем его сечению отверстии 25 рукоятки. На одном конце этого стержня закреплена, например, посредством реэьбового соединения кнопка 26. Перемещению кнопки по стержню вверх препятствует закрепленная на рукоятке шайба 27, кроме того, между кнопкой 26 и рукояткой 6 установлен упругий элемент 28. Второй конец стержня 24 выполнен в виде вилки 29 (фиг. 2).

На двуплечем рычаге 20 выполнен фигурный паз 30, который пронизан штифтом 3 1 закрепленным на стержне

24 и пересекаюшим вилку 29. На фигурном пазу 30 предусмотрен посадочный участок 32 под штифт 3 1.

Место расположения кнопки 26 на рукоятке 6 выбрано из условия обеспечения управления его большим паль1393619 цем руки оператора, удерживающего точки схвата, в данном случае шарнирукоятку. ра 44 ЗСУ (фиг. 5) . Вращение рамки 4

Работа задающего органа поясняет- относительно рамки 2 формирует сосЗСУ 36 ся на примере управления манипулято- тавляющую вектора перемещения ром с закрепленным на нем рабочим ор- по оси ОУ, ганом лесозаготовительной машины Поворотом рукоятки 6 относительно (ф 4) содержащей самоходное шасси рамки 4 формируется составляющая векиг.

36 по оси OZ.

33, на котором с возможностью пово- тора перемещения ЗСУ 36 по оси рота в горизонтальной плоскости уста- 10 Ориентацию схвата вокруг оси шарновлена платформа 34 с технологичес- нира 44 реализуют поворотом двуплечеким оборудованием 35 ° го рычага 20 в подшипниках 19.

В состав оборудования входит и ма- В системе управления манипулятором нипулятор с захватно-среэающим уст- предусмотрено переключение режимов ройством (ЗСУ).36 ° Стрела 37 манипу- 1В управления с позиционного на скоростлятора установлена на платформе 34 с ной и обратно и с любого из полуавтопомощью шарнира 38 и с возможностью матических на командныи. поворота в вертикальной плоскости При реализации перемещения С

ЗСУ 36 посредством привода 39. На стреле 37 в командном режиме движением рамки 2 с возможностью поворота в шарнире 40 в направляющих управляют движением

20 посредством привода 41 установлено стрелы 37 вокруг шарнира 38. звено 42. Поворотом рамки 4 относительно

ЗСУ 36 с возможностью поворота при- внешней рамки 2 управляют движением водом 43 в той же вертикальной плос- поворотной .платформы 34 относительно кости в шарнире 44 установлено на зве- б шасси 33. не 42. Поворотом рукоятки 6 относительно

На оси каждого из шарниров манипу- рамки 4 управляют движением звена 42 лятора смонтированы датчики 45 — 47 вокруг шарнира 40. Поворотом двуплече" обратной связи по положению (потен- - ro рычага 20 в подшипниках реализуют

Риометры). На оси поворотной платфор- 30 движение ЗСУ 36 вокруг шарнира ни а 44. мы установлен датчик 48. Корпуса и Задающий орган в системе управлетокосъемники датчиков закреплены со- ния манипулятором опи ом описанной машины ответственно на взаимоподвижных час- работает следующим образом.

При включении питания информация

Ось подшипника 19 может быть пер- о положении манипулятора с датчиков пендикулярна плоскости ориентации

45 - 48 обратной связ у связи поступает в схвата манипулятора, в данном случае спецвычислитель ка ал

ычислитель канала полчавтоматиплоскости поворота.ЗСУ, либо одной ческого управления. пч д я пчя наве ения ЗСУ из плоскостей перемещения манипулято- на дерево, например, в с р е в ско остном р, или одной из плоскостей поворота 40 режиме полуавтома с у равления к нал пол автоматирукоятки управления. Указанные воз- оператор включает канал полу можные взаиморасположения вспомога- ческого управления и движением рукотельной оси, рукоятки, плоскостей пе- ятки 6 формирует вектор скорости перемещения манипулятора и ЗСУ позволя- ремещения характеристической точки ют получить дополнительные удобства схвата. Составляющая этого вектора в при использовании задающего органа виде электрических сигналов от датчив командном и командно-копирующем . ков 8, 10 и 13 поступает в спецвычисрежимах. литель через блок аналого-цифровых

Задающий орган работает следую- преобразователей (He показаны). щим бразом В спецвычислителе заданные коорди50

Основание 1, на котором смонтиро- наты характеристической точки схвата ван задающий орган, установлено в ка- из декартовой неподвижной системы бине оператора, например, в зоне под- координат пересчитываются в о щ тся в обоб енлокотников рабочего места оператора. ные координаты звеньев манипулятора.

При осуществлении полуавтоматичес- Полученные обобщенные координаты кого режима управления перемещение сравниваются с обобщенными координарамки 2 в направляющих основания 1 тами датчиков 45 р. в 45 — 48 об атной связи формирует составляющую по оси ОХ век- и полученный сигнал р ассогласования тора перемещения характеристической поступает через бло фр . блок и ь ааналоговых

1393619

Преобразователей на приводы исполнительных механизмов манипулятора (фиг. 5).

Вектор скорости ориентации ЗСУ 36 задается поворотом двуплечего рычага 20 в зависимости от направления средним или указательным пальцами руки оператора, удерживающей рукоятку, Для реализации этого поворота не< бходимо снять рычаг 20 с фиксатора. я этого оператор большим пальцем 49

1 уки нажимает на кнопку 26, преодолев ая сопротивление пружины 28, выводит иксирующий штифт 3 1 из его посадоч ого участка 32 в фигурный паз 30. аким образом, штифт 3 1 попадает в

Эону фигурного паза, где он не пре ятствует повороту в обе стороны двуфлечего рычага 20, 20

Двуплечий рычаг 20 располагается ф вилке 29 стержня 24 и при повороте ним не взаимодействует.

При поворотах двуплечий рычаг 20 реодолевает сопротивление упругих флементов 21 и.перемещает движок 23 атчика 22. После отпускания рычага

0 он возвращается при помощи упру1 их элементов в исходное состояние.

При этом штифт 3 1 располагается йротив паза 30. Для фиксации двуплечего рычага 20 оператору остается

1зтпустить кнопку. Пересчет и отработ:ка обобщенной координаты ЗСУ произво дится по описанному алгоритму, В процессе наведения ЗСУ оператор е остоянно визуально. контролирует поожение ЗСУ.

Работа в скоростном режиме позво" ляет осуществить быструю и грубую наВодку, поэтому оператор может разде—

Лить процесс наведения на два подпроцесса — грубую наводку в скоростном . режиме и точную доводку ЗСУ в позиционном режиме. Если оператор не лиМитирует время, он может весь процесс

Наведения реализовать в позиционном режиме. Для этого оператор должен осуществить переключение полуавтоматического управления со скоростного на позиционный. 50

В отличие от скоростного режима, при работе в позинионном режиме сигнал управления к приводам исполнительных механизмов звеньев манипулятора и ЗСУ от цифроаналоговых преобразователей поступает через блок интеграторов (не показаны). При реализации скоростного режима управления упругие элементы (7, 12, 15 и 21) обеспечивают возврат рамок 2 и 4, рукоятки 6 и двуплечего рычага 20 в исходное (нулевое) положение, исключая таким образом неуправляемое движение манипулятора.

В случае отказа полуавтоматического контура управления оператор может осуществить переключение на командный контур управления. При этом перемещению каждого из звеньев задающего органа соответствует перемещение одного из звеньев манипулятора либо ЗСУ.

В этом случае оператор осуществляет визуальный контроль не только за положением ЗСУ в пространстве, но и за изменением пространственной конфчгурации манипулятора.

Формула изобретения

1. Задающий орган манипулятора, содержащий поворотную относительно основания рукоятку управления с датчиками ее перемещения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации за счет использования возможности управления пальцами руки оператора, он снабжен установленным в рукоятке и подпружиненным к ней двуплечим рычагом с толкателями, закрепленными на плечах этого рычага, и датчиком угла поворота этого рычага, при этом толкатели расположены с возможностью взаимодействия соответственно с указательным и со средним пальцами руки оператора.

2. Задающий орган по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен подпружиненным фиксатором среднего положения двуплечего рычага, установленным на рукоятке с возможно"-ью взаимодействия с большим пальцем руки оператора.

t.393619

28

1Е

1393б19

Составитель Ф.Майоров

Редактор И.Николайчук Техред М.Дидык Корректор M.Øàðoøè

Заказ 1919/15 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4