SU1682160A1

SU1682160A1 - Method for control of mechanical resonance arm

Info

Publication number: SU1682160A1
Application number: SU864061248A
Authority: SU
Inventors: Теодор Самуилович Акинфиев
Original assignee: Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1991-10-07

Abstract

Изобретение относитс к робототехнике и может быть использовано в различных отрасл х промышленности, например в станкостроении. Цель изобретени - снижение энергозатрат и повышение надежности за счет улучшени режимов работы. При перемещении резонансной механической руки со схватом 4 под действием упругих элементов 3 и электродвигател 10 на одном участке траектории к двигателю прикладывают опорное напр жение и в одной или нескольких точках измер ют скорость перемещени руки, а затем сравнивают значение скоростей в этих точках со значени ми скоростей руки на втором участке в соответствующих точках и формируют значение питающего электродвигатель напр жени в виде алгебраической суммы опорного напр жени и дополнительного напр жени , величина которого вл етс функцией величины разности между значением скорости на втором и первом участках. Участки могут быть равны между собой и точки, в которых производ т измерени , располагаютс симметрично относительно траектории. Возможно также непрерывное измерение с орости. 3 з.п.ф-лы, 1 ил,This invention relates to robotics and can be used in various industries, for example, in machine tools. The purpose of the invention is to reduce power consumption and increase reliability by improving operating modes. When moving the resonant mechanical arm with the grip 4 under the action of the elastic elements 3 and the electric motor 10, a reference voltage is applied to the motor in one section of the trajectory and the velocity of the movement of the arm is measured at one or several points, and then the velocity values at these points are compared with the velocity values the hands in the second section at the corresponding points and form the value of the voltage supplying the electric motor in the form of an algebraic sum of the reference voltage and the additional voltage o is a function of the magnitude of the difference between the velocity value in the second and first sections. The sections may be equal to each other and the points at which measurements are made are located symmetrically with respect to the trajectory. It is also possible to measure continuously with orosti. 3 hp ff, 1 slug,

Description

Изобретение относитс к роботфтехни- ке-и может быть использовано в различных отрасл х промышленности, например в станкостроении.The invention relates to robotics and can be used in various industries, for example in the machine tool industry.

Цель изобретени - снижение энергозатрат и повышение надежности за счет улучшени режимов работы.The purpose of the invention is to reduce power consumption and increase reliability by improving operating modes.

На чертеже изображено устройстао дл реализации способа.The drawing shows a device for implementing the method.

Устройство содержит подвижное звено 1 резонансной механической руки, св занное с оснозанием 2 руки упругими элементами 3. На подвижном звене имеетс захват 4 дл удержани переносимой детали 5 и подвижные части фиксаторов 6 и 7, ответные неподвижные части которых 8 и 9 св заны с основанием эвена.The device contains a movable link 1 of the resonant mechanical arm, associated with the 2 arms reinforcing with elastic elements 3. On the movable link there is a grip 4 for holding the portable part 5 and movable parts of clamps 6 and 7, the response fixed parts of which 8 and 9 are connected to the Evene base .

Подвижное звено механической руки св зано с приводным двигателем 10 и снабжено датчиком 11 скорости звена (например , тахогенератор, дающий скорость звена относительно основани ) и датчиком 12 положени звена (например, относительно основани звена).The movable link of the mechanical arm is connected to the driving motor 10 and is equipped with a link speed sensor 11 (e.g. a tachogenerator giving a link speed relative to the base) and a link position sensor 12 (e.g. relative to the link base).

Датчики 11 и 12 св заны с управл ющей вычислительной машиной (УВМ) 13, управл ющий сигнал от которой через усилитель 14 может подаватьс на двигатель 10. Система снабжена также задатчиком 15 опорного напр жени , св занным с двигателем, УВМ к, может быть, сдатчиком 11 и (или) 12. Зедатчикопорного напр жени в приведенном примере выделен как отдельный блок, однако он может быть реализован и с помощью УВМ.Sensors 11 and 12 are connected to a control computer (CCM) 13, a control signal from which through amplifier 14 can be fed to motor 10. The system is also equipped with a reference voltage adjuster 15 connected to the motor, ACM. The sensor 11 and (or) 12. The reference voltage transmitter in the example given is selected as a separate unit, but it can also be implemented with the aid of the CCM.

О 00About 00

юYu

о оoh oh

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Пусть, например, упругие элементы отрегулированы таким образом, что положение равновеси руки без груза находитс в середине рассто ни между фиксированными крайними положени ми, В исходном состо нии подвижное звено находитс в крайнем нижнем положении, определенном фиксатором 7 и 9, и упругие элементы обладают запасом потенциальной энергии, в захвате находитс переносима деталь. Траекторию движени подвижного звена дел т на 2 участка. Например, первый участок может быть выбран от исходного положени до средней точки между исходным и конечным положением, оставша с часть траектории - второй участок.Let, for example, the elastic elements be adjusted so that the equilibrium position of the arm without a load is in the middle of the distance between the fixed extreme positions. In the initial state, the movable element is in the lowest position defined by the latch 7 and 9, and the elastic elements have a margin The potential energy in the grip is portable. The trajectory of the moving link is divided into 2 sections. For example, the first segment can be selected from the initial position to the midpoint between the initial and final position, the remaining portion of the trajectory remaining with the second segment.

На первом участке траектории к приводному двигателю подходит опорное напр жение , пол рность которого зависит от требуемого направлени движени подвижного звена, а величина этого напр жени в зависимости от технической возможности может зависеть от заданных до начала движени уставок, от скорости, координаты в текущий момент времен, но не зависит от скоростей и координат подвижного звена в предыдущих точках траектории. 8 качестве опорного напр жени можно выбрать посто нное по величине напр жение, определ емое расчетом или экспериментально таким образом, что, если подвижное звено движетс без груза из исходной точки, то этого напр жени , прикладываемого на всей траектории, достаточно дл компенсации диссипации при перемещении звена до конечной точки.In the first part of the trajectory, a reference voltage is suitable for the drive motor, the polarity of which depends on the desired direction of movement of the moving link, and the magnitude of this voltage, depending on the technical feasibility, may depend on the settings specified before the start of movement, on the speed, coordinates at the current time point , but does not depend on the speeds and coordinates of the moving link at previous points of the trajectory. As a reference voltage, it is possible to choose a constant voltage, determined by calculation or experimentally, so that if the moving link moves without load from the starting point, then this voltage applied across the entire trajectory is sufficient to compensate for the dissipation when moving link to the end point.

Дл начала движени из исходного положени вывод т из зацеплени фиксаторы 7 и 9 и звено с грузом начинает интенсивный разгон под действием упругих элементов и питаемого опорным напр жением приводного двигател . В рассматриваемом примере сила т жести подвижного звена полностью скомпенсирована предварительным нат гом упругих элементов; наличие же силы т жести переносимого груза приводит к тому, что в конце первого участка скорость подвижного звена несколько уменьшитс и, если бы движение на остальной части траектории осуществл лось под действием тех же сил, то подвижное звено остановилось бы, не дойд до фиксируемого крайнего положени .To start moving from the initial position, the latches 7 and 9 are taken out of the engagement and the link with the load begins intensive acceleration under the action of the elastic elements and the drive motor fed by the reference voltage. In this example, the force of gravity of the moving link is fully compensated by the preliminary tension of elastic elements; the presence of the force of gravity of the carried load leads to the fact that at the end of the first section the speed of the moving link decreases slightly and, if the rest of the trajectory were driven by the same forces, then the moving link would stop without reaching the fixed end position .

Дл того, чтобы осуществить перемещение звена до крайнего положени , необходимого огранизовать оперативную коррекцию питающего напр жени , котора и производитс на втором участке TPJIектории . Дл этого в одной, нескольких или во всех точках измер ют скорость подвижного звена с помощью датчика 11 скорости, и записывают эти значени в пам ть УВМIn order to move the link to the extreme position, it is necessary to limit the operational correction of the supply voltage, which is performed in the second section of the TPJI sector. To do this, the speed of the moving link is measured at one, several or all points with the help of a speed sensor 11, and these values are recorded in the memory of the ACU

совместно с значени ми соответствующих координат этих точек, полученных, например , от датчика 12 положени подвижного звена.together with the values of the corresponding coordinates of these points, obtained for example from the sensor 12 of the position of the moving link.

На втором участке траектории выбирают точки коррекции, соответствующие точкам первого участка, в которых производилось измерение скорости подвижного звена . Например, выбор соответствующих друг другу точек первого и второго участков может быть осуществлен таким образом, чтобы эти точки были симметричны относительно точки, отдел ющей пассивный участок от активного .In the second section of the trajectory, correction points are selected corresponding to the points of the first section at which the velocity of the moving link was measured. For example, the selection of the corresponding points of the first and second sections can be made in such a way that these points are symmetrical about the point separating the passive section from the active one.

В рассматриваемом примере в каждойIn this example, in each

точке второго участка траектории У В М обеспечивает подачу на двигатель напр жени , определенного как алгебраическа сумма опорного напр жени в этой точке и дополнительного напр жени , причем знак этогоpoint of the second part of the trajectory V B M supplies a voltage to the motor, defined as the algebraic sum of the reference voltage at that point and the additional voltage, and the sign of this

напр жени противоположен знаку рассогласовани , т.е. разности между значением скорости в точке первого участка, где находитс подвижное звено, и значением скорости звена в соответствующей точке второгоthe voltage is opposite to the sign of the mismatch, i.e. the difference between the velocity value at the point of the first section where the moving link is located and the velocity value of the link at the corresponding point of the second

участка. Величину корректирующей добавки выбирают, например, пр мо пропорциональной величине рассогласовани , причем коэффициент пропорциональности определ етс расчетно или экспериментально . Если рассматриваетс случай не непрерывной, а дискретной коррекции, то от начала первого участка до первой точки коррекции на двигатель можно подавать только опорное напр жение, от первой точки до второй - опорное напр жение с дополнительным , определ емым в первой точке коррекции и т.д.plot. The magnitude of the corrective additive is chosen, for example, directly proportional to the magnitude of the mismatch, the proportionality coefficient being determined by calculation or experimentally. If discrete correction is considered a case of not continuous, then from the beginning of the first section to the first correction point, only the reference voltage can be applied to the motor, from the first point to the second - the reference voltage with an additional one, defined at the first correction point, etc. .

Предлагаемый способ управлени при- водит к симметрии движений подвижного эвена 1 относительно точки, отдел ющей первый участок от второго, а так как движение на пассивном участке началось без начальной скорости, то и в крайнюю точку второго участка (конечное положение) подвижное звено придет с нулевой скоростью. Такой результат вл лс бы идеальным как с точки зрени минимизации энергозатрат, так и в св зи с отсутствием удара по фикса- тору в крайнем положении, однако в реальной системе в этом случае отсутствует запас устойчивости (малое изменение каких-либо параметров, дискретизаци корректирующих воздействий и т.д., может привести к сбою в том случае, если остановка подвижного звена произойдет не в крайнем положении , а вблизи него).The proposed control method leads to the symmetry of the movements of the movable Even 1 relative to the point separating the first segment from the second, and since the motion in the passive segment began without an initial velocity, the moving link will come to zero at the extreme point of the second segment (final position) by speed. Such a result would be ideal both from the point of view of minimization of energy consumption, and in connection with the absence of a blow to the fixator in the extreme position, however, in a real system in this case there is no stability margin (small change of any parameters, discretization of corrective actions etc., can lead to failure in the event that the stop of the mobile link will occur not in the extreme position, but near it).

Дл обеспечени некоторого запаса устойчивости можно несколько сместить границу раздела первого и второго участков в сторону конечного положени или при вычислении рассогласовани вместо скорости звена в соответствующей точке первого участка траектории брать сумму этого значени и некоторого посто нного числа. Величина смещени или величина добавки к скорости могут быть определены экспериментально. При этом слишком малые значени этих параметров приведут к малому запасу устойчивости и, следовательно, к веро тным сбо м, а слишком большие значени - к нерациональным энергозатратам.To provide a certain stability margin, one can somewhat displace the boundary between the first and second sections towards the final position or, when calculating the mismatch, instead of the link speed at the corresponding point of the first part of the trajectory, take the sum of this value and a certain constant number. The magnitude of the displacement or the magnitude of the velocity addition can be determined experimentally. At the same time, too small values of these parameters will lead to a small margin of stability and, consequently, to probable losses, and too large values to irrational energy consumption.

Обратное движение из конечного положени в исходное, а также движение с грузом другой массы происходит аналогичным образом.The reverse movement from the final position to the initial position, as well as movement with a load of another mass, occurs in a similar way.

Способ может приводить к возникновению ситуации, i когда скорректированное,- напр жение имеет пол рность, противоположную пол рности опорного напр жени , т.е. к такой ситуации, когда двигатель работает на части траектории как управл емый тормоз.The method can lead to a situation, i when corrected, - the voltage has a polarity opposite to the polarity of the reference voltage, i.e. to such a situation, when the engine works on a part of the trajectory as a controlled brake.

Способ может быть эффективно использован как в том случае, когда основание звена не вл етс неподвижным (например, когда роль основани рассмотренного звена выполн ет предыдущее подвижное звено робота), так и в том случае, когда на рассмотренном звене закреплено вместо схвата последующее подвижное звено, которое оказывает динамическое вли ние на рассмотренное звено.The method can be effectively used both in the case when the base of the link is not stationary (for example, when the previous mobile link of the robot performs the role of the base of the link in question), and also when the next link is fixed on the link under consideration, which has a dynamic effect on the considered link.

Claims

1. A method of controlling a resonant mechanical arm having active and

passive modes of movement, in which the arm is fixed in the initial position and reach into another fixed arm, -1signed with the help of elastic elements and an electric motor, (STO, in order to reduce energy consumption and increase reliability by improving operating modes, the rudder’s trajectory is divided into two

the first section applies a reference voltage to the engine and measures the speed of the hand at one or several points of the trajectory, then compares the values of the speeds at these points with

the values of the hand speeds in the second area at the corresponding points and form the value of the voltage supplying the motor in the form of an algebraic sum of the reference voltage and an additional

voltage, the value of which is a function of the magnitude of the difference between the velocity values in the second and first sections, and its sign is opposite to the sign of this difference,

2, a method according to claim 1, characterized in that the motion path of the arm is divided into two equal portions.

3. The method according to p. 2, different

the fact that the corresponding points of the first and second sections of the trajectory are chosen symmetrical about the middle of the trajectory.

4. The method according to claims 1-3, characterized in that the magnitude of the additional voltage is chosen directly proportional to the magnitude of the difference between the values

speeds in the corresponding points of the first and second sections.

/ X /

/////