Уравновешенная манипуляционная система

 

Использование: робототехника, в частности манипуляционные системы во многих отраслях народного хозяйства. Имеется сферический механизм основных движений . В нем имеется электромеханический модуль 13 поступательного движения с двумя ходовыми балками, перемещающимися синхронно в противоположные стороны от„ центра модуля по продольной оси механизма схватов 32 и 33, установленных на них. Модуль 13 по горизонтальной оси смонтирован на двух подвижных индукторах 10, симметрично расположенных по окружности относительно его продольной оси. Магнитопроводы 12 этих дуговых электродвигателей по этой же оси шарнирно установлены в кольцевом корпусе 14. По вертикальной оси модуль 13 шарнирно смонтирован на индукторах 9, симметрично расположенных по окружности относительно продольной оси модуля 13. Магнитопроводы 11 этих дуговых электродвигателей неподвижно смонтированы на кольцевом корпусе 14. В шарнирных соединениях модуля 13 с дуговыми электродвигателями установлены датчики углового положения 15 и 17. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЦЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887180/08 (22) 02.11.90 (46) 15.06.93. Бюл. 1Ф 22 (75) ЮМ,Осипов (56) Сбалансированные манипуляторы, под ред. П.Н.Белянина, М.: Машиностроение, 1988. (54) УРАВНОВЕШЕННАЯ МАНИПУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА (57) Использование: робототехника, в частности манипуляционные системы во многих отраслях народного хозяйства. Имеется сферический механизм основных движений. В нем имеется электромеханический модуль 13 поступательного движения с двумя ходовыми балками, перемещающимися синхронно в противоположные стороны от„ центра модуля по продольной оси механиз„„5U,, 1821354 А1 (м)з В 25 J 9/08, 9/12, 9/18 ма схватов 32 и 33, установленных на них.

Модуль 13 по горизонтальной оси смонтирован на двух подвижных индукторах 10, симметрично расположенных по окружности относительно его продольной оси. Магнитопроводы 12 этих дуговых электродвигателей по этой же оси шарнирно установлены в кольцевом корпусе 14. По вертикальной оси модуль 13 шарнирно смонтирован на индукторах 9, симметрично расположенных по окружности относительно продольной оси модуля 13, Магнитопроводы 11 этих дуговых электродвигателей неподвижно смонтированы на кольцевом корпусе 14. В шарнирных соединениях модуля 13 с дуговыми электродвигателями установлены датчики углового положейия 15 и 17. 4 ил.

1821354

Изобретение относится к робототехни- ды 11 и 12 смонтированы на кольцевом корке и может быть использовано в манипуля- пусе 14 попарно в взаимно перпендикулярцианных системах so многих отраслях ных плоскостях, причем дуговые народного хозяйства. магнитопроводы 11 неподвижно, магнитоС целью повышения точности манипу- 5 проводы 12 при помощи шарнирного соедилятора и повышения эффективности управ- нения. В шарнирном соединении по ления манипулятором, сферический вертикальной оси 2 смонтирован датчик угмеханизм основных движений предлом<ен- лового положения 15, соосно с вертикального устройства имеет злектромеханиче- ной осью Z (или измерительная ось датчика ский модуль поступательного движения с "0 параллельна вертикальной оси Z) смонтиродвумя ходовыми балками; перемещающими ван датчик углового ускорения 16. В шарсинхронно в противоположные стороны от нирном соединении по горизонтальной оси центра модуля по продольной оси механиз- X смонтйрован датчик углового положения мы схватов, установленных на них, модуль 17, соосно С горизонтальной осью Х (или по горизонтальной оси смонтирован на по- "5 измерительная ось датчика. параллельна годвижных частях двух, симметрично располо- ризонтальной оси X).ñìoíòèðîâàH датчик уг- . женных в одной окружности относительно лового ускорения 18, Электромеханический продольной оси модуля, дуговых электродви- модуль 13 содержит корпус 19„ходовые балки гателей; которые по этой же оси шарнирно 20 и 21, индуктор линейного электродвигатеустановлены в кольцевом корпусе,.по верти- 20 ля 22 и 23, смонтированные неподвижно на кальной поперечной оси модуль шарнирно корпусе 19, йодвижные якори 24 и 25, устасмонтирован йа подвижныхчастяхдвух, сим- - новленные во вращающихся,опорах 26, По-. метрично располо>кенных B одной окружно- движные якори 24 и 25 имеют вдоль сти относительно продольной оси модуля, магнитопроводазубчатыерейки27,кинемадуговых электродвигателей, неподвижно 25 тически связанные с зубчатым колесом 28, смонтйрованных на кольцевом корпусе, в смонтированным при помощи кронштейнов шарнйрййх соединениях модуля с дуговыми . 29 íà корпусе 29, На валу зубчатого колеса электродвигателями установлены датчики уг- .28 смонтированы датчик углового положеловогоположения, перпендикулярно горизон- ния 30 и датчик углового ускорения 31, На тальной и вертикальной поперечным осям 30 ходовых балках 20 и 21 смонтированы мехамодуля установлены датчики угловбго"поло- низмы приводов координатных осей схватов женил ; ": - .,: .,- : -:::, ::: . 32 и 33; в устройстве управления 1 имеется

Йа фиг.1 представлена кинематическая блок управления 34, предназначенные для схема манипулятора с блок-схемой устрой- - ориентации изделий 35, Не показаны устства управления ; на фиг.2 — общий вид алек- 35 ройства для бесконтактйой передачи злекттромеханического модуля поступательного рических сигналов с неподвижной части движения с.двумя"ходовыми балками на устройства на подвижную в дуговых электфиг.3 — то же; вид сбоку; на фиг,4 - рабочие роприводах; что>ы не затемнять чертеж. области манипулятора;::::, . —,-.:.::::.. Они выполняются в соответствии с известУстройс. о управления 1 содержит блок 40 ным техно ГеСким решейием и представляет

2 автоматйзированного электропривода .... собой уйругие электро>кгуты, изогнутые по ма манипулятбра; блокЗ айалогичйого элек- тя тропривода"гофКзойтальйой оси Х; блок 4. - на заданные угуa. Прйсборке, регулировке ного двйженйя :горь зонтальной:оси КБлокй " собо,- у

1821354 новременно обслуживаются два рабочих 2. Усредненных скоростей движения места. (см. фиг.3). Для более точной и устой- электромеханического модуля 13, ходовых чивой работы, в технологическом цикле вы- балок 20, 21 для более плавного перемещеполняется работа с одинаковыми по весу ниявзаданнуюпозицию. Еслиускоренияпо для каждого схвата изделиями 35, с траек- 5 направлениям совпадают с направлениями ториями перемещений, обеспечивающими заданных угловых и линейных движений (по одв каждый момент времени симметричное ному двум итрем каналам)-(Mpsx Msarpx= расположение схватовс изделиями 35отно- = л4, Мдм - Mearpz = mp да - гагр. = п4, сительно центра сферического механизма. а также при О, ji равным нулю (Мд =

Управляющие сигналы, необходимые для 10 =Мнегрх, Mqez = M arpz, F дв = F arp). то в поворота электромеханического модуля 13 микропроцессорах 5 и цифроаналоговых по осям Х и Е, на углы Ои у соответственно, преобразователях 6, соответственно, раса также для перемещения ходовых балок 20 считываются и формируются напряжения и 21 на величину I, поступают ца вход мик-, для поддержания скоростей и ускорений ропроцессоров 5 блоков 2; 3 и 4 от системы 15 электромеханического модуля 13, ходовых управления робота(см. фиг,1). В микропроцес- балок 20, 21 для заданных угловых и линейсорах 5, s цифроаналоговых преобразователях ных перемещений. В электроприводах с до6 блоков формируются соруветствующие уп- пустимой неуравновешенностью Ьп, в равляющиесигналы, которые:,череЗусилите -. каждом из трех каналов прй превышении ли мощности 7 подается на входы .20 величины внешних возмущающих сил над индукторов 9, 10 дуговых электродвигателей расчетной, с учетом которой проводилась и индукторов 22; 23 линейного электродвига-", технологическая операция уравновешивателя. Дуговые и линейный электродвигатели, ния подвижных звеньев сферического мехасоответственно, поворачивают йа заданные низма манипулятора, может возникнуть. углы О, р электромеханическиймодуль13 25 несовпадение ускорения с направлением

cq схватами 32, 33 и перемещают схваты 32, . заданного движения. Кроме того, схваты ма 33 на заданные величины t. Согласно блок- нипулятора могут взять грузы, отличающиесхеме сигналы обратной связи от датчиков ся весом, причем эта разница может положения 15, 17 и 30 передаются на срав- превысить допустимую норму для данного нение с управляющими сйгналами цифроа- 30 уравновешенного электропривода, т.е. присоналоговых преобразователей 6 трех единив разные грузы, нарушим характеристиканалов О, р и. l, разность этих сигналов ки уравновешивания в сторону увеличения,. вновь поступает на входы соответствующих hm. Это, при допустимых величинах внешних усилителей 7 до полной отработки величин возмущающих сил, может привести к несовпа-

О, у и 1. Кроме того, сигналы обратной 35 дению направления ускорения подвижных связи от датчиков положения 15, 17 и 30 звейьев манипуляторов с направлением передаются также через соответствующие заданного перемещения. В случае несованалого-цифровыедвухканальные преобра-, падения направления ускорения с направзователи 8 в микропроцессоры 5 каждого лением заданного движения (Мн,гр. - Мд, = канала; в которых, при необходимости, про- 40 = m О, Mvarp.z - Maes = гпту, Енагр. - F e = п ), изводится вычисление сигнала обратной в микропроцессорах 5 и цифроаналоговых связи действительного значения величйны преобразователях 6 рассчитываются и фортекущих угловых положений электромеха- мируются управляющие напряжения для нического модуля 13 и линейных положений . мгновенного восстановления движения в его ходовых балок 20, 21 и сравниваются с 45 заданном направлении электромеханичевеличинами соответствующих сигналов от: ского модуля 13, ходовых балок 20, 21 с системыуправленияробота, Помимообрат- компейсацией их положений при помощи ной связи по положению, в блок-схеме име- позиционных обратных связей, ется обратная связь по ускорению по трем . Предложенное устройство имеет стаканалам О, р и 1. Сигналы от датчиков. 50 6.1льные во времени, близкие к линейным наускорений 16, 18 и 31 через соответствую- грузочные. характеристики за счет щие аналого-цифровые преобразователи 8 уравновешенного сферического механизма. поступают в микропроцессоры 5, в которых Приведенные структура и способ управления используются для вычислений: безредукторным электроприводом, позволя55 ют непрерывно реагировать на изменение

1. Усилий, приложенных к электромеха- . внешних возмущающих сил свер" допустиническому модулю 13, ходовым балкам 20,: мых норм(качка, удары, вибрации, изменение

21 для формирования соответствующих на- грузов по весу и габаритам), формировать

ПРЯжЕНИй И ТОКОВ УПРаВЛЕНИЯ, аДаПтИВНОЕ УПРаВЛЕНИЕ МаНИПУЛЯтОРОМ.

1821354 предложенное устройство расширяет функ- также механизмы схватов, о т л и ч а ю щ а яциональные воэможности. манипулятора зв - с я тем, что; с цепью повышения точности счет адаптивности к внешней среде, благо-. позиционирования и быстродействия, она даря наличию двух схватов одновременно снабжена кольцевым корпусом и электрообслуживающих два рабочих места, Техниче- 5 механическим модулем поступательного кий эффект очевиден, зкономический зф- движения сферического механизма, смонти-. фект на -данном этапе подсчитать не рованнымнаиндукторахдугавыхэлектродвипредставляется возможным. .:,... гателей, симметрично расположенных по окружности относительно оси модуля, при

Ф о р и:у л а и 3 о б р е т е н-и я: 10 этом магйитопроводы дуговых электродвигаУравновешейная манипуляционная си-: тепей шарнирно установлены в кольцевом кор" -стема,- содержащая блоки формирования пусе, модуль шарнирно смонтирован по управляащих сигналов, включающие мик- . вертикальной оси на подвижных индукто. ропроцессоры, цифроаналогбвые и анало- рах двух симметрично расположейных в го-цифровые преобразователи; усилители: 15 вертикальной плоскости по.одной окружмощности rio каждому каналу электропри- ностиотносительноосимодулядуговыхзлекводов, сферический механйзм, имеющий тродвигателей, дуговые магнитопроводы линейные и дуговые электродвигатели и которых йеподвижно смонтированы на кольдатчики угловых положений и ускорений, а цевом корпусе, 9п 7 . : у . Я. и : . 2f

1821354

Составитель Ю.Осипов

Техред M.Mîðãeéòàë Корректор О. Густи

Редактор

Заказ 2085 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент *, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101