SU1682160A1 - Способ управлени резонансной механической рукой - Google Patents

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,

Description

Изобретение относитс  к роботфтехни- ке-и может быть использовано в различных отрасл х промышленности, например в станкостроении.

Цель изобретени  - снижение энергозатрат и повышение надежности за счет улучшени  режимов работы.

На чертеже изображено устройстао дл  реализации способа.

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.

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).

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.

О 00

ю

о о

Устройство работает следующим образом .

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.

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.

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 .

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 УВМ

совместно с значени ми соответствующих координат этих точек, полученных, например , от датчика 12 положени  подвижного звена.

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 .

В рассматриваемом примере в каждой

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 этого

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 второго

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.

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).

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.

Обратное движение из конечного положени  в исходное, а также движение с грузом другой массы происходит аналогичным образом.

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.

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.

Claims (4)

1. Способ управлени  резонансной механической рукой, имеющей активные и

пассивные режимы перемещени , при котором производ т рагфиксацию руки в исходном положении и г.ремйщают руку в другое фиксированное иг,-1сженме с помощью упругих элементов и -лектродвмгател , о т л и- чающийс  тем, (STO, с целью снижени  энергозатрат и повышени  надежности путем улучшени  режимов работы, траекторию движени  рули разбивают на два

участка, при этом первом участке к двигателю прикладывает опорное напр жение и измер ют скорость руки в одной или нескольких точках траектории, затем сравнивают значени  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 значени ми скорости на втором и первом участках , и ее знак противоположен знаку этой разности,

2, Способ по п. 1,отличающийс  тем, что траекторию движени  руки дел т на два равных участка.

3. Способ по п. 2, отличающийс 

тем, что соответствующие точки первого и второго участков траектории выбирают симметричными относительно середины траектории .

4. Способ по пп, 1-3, отличающий- с   тем, что величину дополнительного напр жени  выбирают пр мо пропорциональной величине разности между значени ми

скоростей в соответствующих точках первого и второго участков.

/X/

/////