Устройство для управления манипулятором

 

|7

О П И С А Н-"-5"-"Е"

ИЗОБРЕТЕНИЯ

° нлЮ ,г фаей А /

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1 >692722

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (51)М. КЛ.

В 25 Х 13/00

G 05 В 15/00 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 28,10.76 (21) 2417873/25-24 с присоединением заявки М— (23) П ио итет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Ъ (53) УДК G21-540 (088.8) Р Р

Опубликовано 251079 Бюллетень М 39

Дата опубликования описания, 25,1079 ( (72) Авторы

В. И. Кузьмин, Н. К, Виноградов и A. М. Барышев изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ

Изобретение относится к исполнительным системам управления манипуляторов, s особенности гидравличес" ких подводных манипуляторов.

Известны исполнительные системы управления манипулятором, содержащие исполнительный механизм с электрогидравлическими приводами звеньев, гидропитание которых осуществляется ,от одного источника питания (1).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является. устройство для управления манипулятором,15 содержащее гидроприводы степеней подвижности и гидропривод захвата, источник питания, подключенный магистралями напора и слива к гидроприводам степеней подвижности, и входные управляющие каналы (2).

Недостаток устройства управления большая мОщность источника гидропитания, обеспечивающая работу всех приводов под полной нагрузкой с мак- 25 симальной скоростью с учетом потерь энергии в трубопроводах и каналах.

При снижении мощности источника гидропитания появляется риск выронить груз при выполнении рабочих операций с полньыи скоростями.

Другим недостатком такого устройства является большой вес и габариты исполнительного механизма, так как гидродвигатель губок схвата, рассчитываемый на пониженное давление питания из-за падающей статической характеристики источника гидропитаний и потерь давления в магистралях напора и слива, имеет большйе габариты и вес, и вследствие этого остальные приводЫ также имеют большие габариты и вес.

Цель изобретения — снижение энергопотребления и упрощение устройства.

Это достигается тем, что в нем установлены датчик разности давлений в магистралях напора и слива, регуляторы коэффициентов передачи управляющих каналов и корректирующий блок, первый вход которого подключен к выходу датчика разнОсти давлений в магистралях напора и слива, а вы- . ход — к входам регуляторов коэффициентов передачи управляющих каналов, другие входы которых соединены с входными управляющими каналами, а выходы — с входами гидроприводов степеней подвижности. Кроме того, второй вход корректирующего блока соеди не н с вх одным упра вляющим к а н алом ° гидропривода захвата, или на приводе

692722 захвата установлен датчик разности давлений, выход которого подключен к второму входу корректирующего блока °

На фиг. 1 изображена структурная хема устройства для управления манипулятором на фиг. 2 — структурная схема варианта подключения корректирующего блока при пропорциональном управлении усилием захвата.

Устройство для управления предСтавляет собой нижний уровень иерархической системы управления манипулятором, включающий исполнительный механизм 1 с шестью степенями свободы. Устройство содержит гидроприводы 2-7 степеней подвижности и гидропривод 8 захвата исполнительного механизма 1. К каждому гидроприноду подведено гидропитание от источника питания 9 по магистралям напора 10 и слива 11. К магистралям напора 10 и слива 11 присоединен датчик 12 рази сти давлений. К полостям гидроднигателя гидропринода 8 захвата присоединен датчик 13 разности давлений.Вы-, ходы датчиков 12 и 13 подключены к 25 входам корректирующего блока 14, выход которого соединен с входами регуляторов 15-20 коэффициентов передачи, выходы которых соединены с входами гидропринодов 2-7, а вторые вхо- 30 ды с входными управляющими каналами

21-26. Управляющий канал 27 соединен непосредственно с входом гидроприно- да 8 захвата.

Гидроприводй 2-7, например, вы- 35 полнены из- последовательно соединенных электрического усилителя, электрогидранлического усилителя с обратной связью по расходу для осуцест вления пропорционального управления по скорости и гидродвигателя типа сдвоенных гидроцилиндров с передачей рейка-шестерня, Гидропривод 8 захвата, например, выполнен из соединенных последовательно электрического усилителя, электрогидравлического усилителя с отрицательным перекрытием для обеспечения пропорционального управления усилием захвата и гидродвигателя типа сдвоенных гидроцилиндрон с передачей типа рейка- шестерня.

Датчики 12 и 13 разности давлений, например, выполнены и виде подпружиненного золотника, связанного с реостатным преобразователем переме- 55 цения .

Регуляторы 15-20 коэффициентов передачи могут представлять собой множительные устройства, применяемые в аналогичных вычислительных маши нах.

Источник гидравлического питания

9, например, выполнен в виде гидрав" лического насоса с электроприводом и регулятором давления на выходе.

При обеспечении в гидроприводе

8 пропорционального управления усилием захвата исполнительная система управления может быть упроцена, как показано на фиг, 2 (датчик 13 исключен, а второй вход корректирующего блока 14 соединен с входом управляющего канала 27) .

Устройстно для управления манипулятором работает следуюцим образом.

На входные управляющие каналы

21-27 поступают управляющие сигналы с верхнего уровня системы управления манипулятором. Верхним уровнем системы управления может быть система задания и преобразования координат непосредственно задающего органа копирующего манипулятора или системы задания рукоятки управления астатического тиПа с последующим преобразованиегл координат эадаюцего органа н координаты звеньев исполнительного механизма, или система задания и переработки информации с последуюцим преобразованием координат задающего органа в координаты звеньев исполнительного механизма, или система задания и переработки информации с последуюцим преобразованием н координаты звеньев исполнительного механизма в полуавтоматическом или автоматическом манипуляторе.

Входные управляющие сигналы проходят на входы гидроприводов 2-7 через регуляторы коэффициентов передачи 15-20 с одинаковыми коэффициентами передачи, например К = 1, который соответствует величинам сигналов на вторых входах регуляторов 15-20, равных UgII<, Соответственно нходным сигналам следяцие гидроприводы 2-7 развивают скорости и, следовательно, потребляют соответствующие расходы рабочей жидкости. Возникновение расхода рабочей жидкости в магистралях напора 10 и слива 11 приводит к уменьшению разности давления в них, нследствие падающей статической характеристики источника 9 гидропитания и гидравлических потерь давления. Выходной сигнал 0» с датчика 12, измеряюцего разность давлений в магистралях напора 10 и слива 11, поступает на вход корректирующего блока 14, где сравнивается с выходньм сигналом

Uq датчика 13, измеряющего разность данлений в полостях двигателя гидропривода 8, соответствуюцую усилию схвата, развиваемого для удержания груза.

В корректирующем блоке реализуется следующая функция

Он при Ue-LJ2+» 0 sbix ВЫЛ К(Н„-U2> IIPH 0

0 При Q„-U «0 ц =0 при 1I -сц .где ЦЗы ".- выходной сигнал блока 14г

692722

U верхний предел выходйого ц хр сигнала Бьиу;;

К вЂ” постоянный коэффициент.

Величина 1/K Ua x для достижениЯ большего эффекта по заявке должна устанавливаться при настройке системы минимально возможной.

Если при уменьшении разности давлений в магистралях напора10 и слива

11 разность U — Uz становится меньще

1/К U>b,„,то выходной сигнал U вь . t О блока 14 становится меньше 0в„,„ ., Сигнал Цab>x поступая на входы регуляторов 15-20 коэффициентов передачи, уменьшает коэффициенты передачи (К < 1), что: приводит к уменьшению величин сигналов на входах гидроприводов 2-7 и, соответственно, к снижению их скоростей движения и потребляемых расходов рабочей жидкости. Для нормальной работы гндроприводов 2-8 целесообразно ограничить максимальное значение разности давления в магистралях 10 и 11. Это соответствует в блоке 14 ограничению сигнала U2 величиной U>. о . Если сигнал управления со входа

27, поступающий на вход гидропривода

8 захвата исполнительного механизма

1, пропорционален усилию захвата, что обеспечивается применением золотника с отрицательным перекрытием, то 30

;в качестве U вместо сигнала с датчика 13 на второй вход корректирующего блока 14 поступает сигнал с входного канала 27 в соответствии со схемой (см. фиг ° 2) . 35

Если управление гидроприводом 8 захвата позиционное и невозможна установка в системе управления датчика

13 разности давлений, сигнал U сравнивается.в корректирующем блоке 14 с постоянным сигналом Up соответствующим разности давлений в двигателе при удержании полного груза.

В предлагаемой исполнительной системе управления источник гидравличес= кого питания может быть рассчитан на обеспечение работы двух и даже одного привода плечевого сустава с максимальной скоростьЮ и с полным грузом в схвате. При этом операции переноса груза могут выполняться с максималь- 5О ными скоростями. Сложные же рабочие операции, требующие участия большего. количества приводов исполнительного механизма, обычно производятся при низких скоростях движения приводов, так что мощность источника питания будет достаточна. Размеры каналов, подводящих гидропитание к приводам исполнительного механизма, выполняются без запаса, в соответствии с расходами, потребными для нормальной рабо ты приводов.

Площадь поршня двигателя гидропривода 8 захвата также рассчитывается без запаса.

Формула изобретения

1. Устройство для управления манипулятором, содержащее,гидроприводы степеней подвижности и гидропривод захвата, источник питания, подключенный магистралями напора и слива к гидроприводам степеней подвижности и гидроприводу захвата, и входные управляющие каналы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью снижения энергопотребления и упрощения устройства, в нем установлены датчик разности ! давлений в магистралях напора и слива, регуляторы коэффициентов передачи управляющих каналов и корректирующий блок, первый вход которого подключен к восходу датчика разности давлений в магистралях напора и слива, а выходк входам регуляторов коэффициентов передачи управляющих каналов, другие входы которых соединены с входными управляющими каналами, а выходы — с входами гидроприводов степеней подвижности.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что второй вход кор" ректирующего блока соединен с входным управляющим каналом гидропривода захвата.

3. Устройство по п.1,.о т л и ч аю щ е е с я тем, что на приводе захвата установлен датчик разности давлений, выход которого подключен к второ" му входу корректирующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 271252, кл. В 25 Х 3/04, 2. Теория и устройство манипуляторов,М., Наука, 1973, с. 80 (прототип) . ч

6692722 ъф 7

9 из.,Г

Составитель О. Гудкова

Редактор Л. Лыжова Техред "М.Петко Корреткор Ю. Макаренко

Заказ 6042/3 Тираж 1051 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4