SU368020A1 - MANAGEMENT SYSTEM OF REMOTE COPYING MANIPULATOR - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к автоматике.This invention relates to automation.

Известна  система управлени  дистанционным колирующим манипул тором, содержаш .а  датчики нагрузки, установленные на задающем и исполнительном органах манипул тора , исполнительную след щую систему, управл ющую положением исполнительного органа , и замкнутую по усилию систему воспроизведени  усили  нагрузки на задающем органе .A known control system for a remote cololating manipulator, contains load sensors, installed on the master and actuator of the manipulator, actuating follower system, controlling the position of the actuator, and closed on force, the reproduction force of the load on the master.

На вход системы воспроизведени  усили  нагрузки пступает сигнал непосредственно с датчика нагрузки, установленного на исполнительном органе, а механическа  передача между задающим органом и исполнительным элементом системы воспроизведени  усили   вл етс  необратимой со стороны оператора .The input signal of the load force system is transmitted directly from the load sensor mounted on the actuator, and the mechanical transmission between the driver and the actuator of the force playback system is irreversible by the operator.

Предлагаема  система отличаетс  тем, что дополнительно содержит два ограничител , например, диодных, точки подключени  опорных напр жений которых соединены через диоды с датчиком нагрузки исполнительной след щей системы, причем входы ограничителей соединены через диоды с датчиком нагрузки системы воспроизведени  усили  нагруаки , а выходы подключены к усилителю системы воспроизведени  усили  нагрузки.The proposed system differs in that it additionally contains two limiters, for example, diode ones, the connection points of the reference voltages of which are connected via diodes to the load sensor of the executive tracking system, and the limiter inputs are connected via diodes to the load force load sensor and outputs amplifier amplification playback system load.

Система содержит переключатель режимов работы, соединенный с датчиком нагрузки исполнительной след щей системы, нормальнозамкнутые контакты которого включены в цепь опорного напр жени  ограничителей, нормально-разомкнутые - подключены к усилителю системы воспроизведени  усили  нагрузки .The system contains a mode switch, connected to the load sensor of the executive tracking system, whose normally-closed contacts are included in the limiter voltage reference circuit, normally open, connected to the amplifier amplifier for the load force.

Это позвол ет облегчить эксплуатацию системы благодар  тому, что усилие нагруЗКИ при движении исполнительного органа в сторону ее действи  не воспроизводитс  на задающем органе и манипул тор не движетс  под действием нагрузки, а также расширить область применени  вследствие того, что задающий орган на руке оператора может полностью воспроизводить усилие нагрузки.This allows to facilitate the operation of the system due to the fact that the loading force during movement of the executive body towards its action is not reproduced on the master body and the manipulator does not move under load, and also expand the scope of application due to the fact that the master body on the operator’s hand can completely reproduce the load force.

Схема системы управлени  манипул тором изображена на чертеже.The control system of the manipulator is shown in the drawing.

Задающий орган / приводитс  в движение системой воспроизведени  зсилий нагрузки,The master / is set in motion by the load reproduction system,

содержащей усилитель 2 и исполнительный элемент 3, установленный на задающем органе датчик нагрузки 4, сигнал которого подаетс  на два диода 5 и 6 с объединенными разноименными электродами. Дваcontaining an amplifier 2 and an actuating element 3 mounted on the driver body a load sensor 4, the signal of which is fed to two diodes 5 and 6 with combined opposite electrodes. Two

диодных ограничител  7 и 8 включены последовательно с каждым из диодов 5 и 6, так, что образуютс  две параллельные цепи, содержащие по однму диоду и диодному ограничителю (выходы ограничителе объединеныdiode limiters 7 and 8 are connected in series with each of diodes 5 and 6, so that two parallel circuits are formed, containing one diode and a diode limiter (the outputs of the limiter are combined

и подключены к суммирующему устройствуand connected to a summing device

усилител  2). Диоды 9 и 10 включены последовательно с резисторами каждого диодного ограничител . Переключатель режимов работы 11 включен в цепь сигнала датчика нагрузки 12, установленного на исполнительном органе 13 (в одном положении переключател  сигнал поступает непосредственно на суммирующее устройство усилител  2, г ъ другом - через две параллельно соединенные электрические цепи, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных резисторов , диодных ограничителей 7 и S и диодов 9 и 10). Между задающим органом и исполнительным элементом системы воспроизведени  усили  нагрузки расположена необратима  механическа  передача 14. Положением исполнительного органа управл ет исполнительна  след ща  система, содержаща  исполнительный элемент 15 и усилитель 16 на суммирующее устройство которого подаютс  сигналы с датчиков положени  17 и 18, установленных на задающем и исполнительном органах соответственно.amplifier 2). Diodes 9 and 10 are connected in series with the resistors of each diode limiter. A mode switch 11 is connected to the signal circuit of a load sensor 12 installed on the actuator 13 (in one position of the switch, the signal goes directly to the summing device of amplifier 2, g ъ to the other, through two parallel-connected electrical circuits, each of which consists of series-connected resistors , diode limiters 7 and S and diodes 9 and 10). An irreversible mechanical transmission 14 is located between the driver and the actuator of the reproduction force actuator. The actuator position is controlled by the actuator tracking system, which contains the actuator 15 and the amplifier 16, the summing device of which is supplied with signals from position sensors 17 and 18 installed on executive bodies respectively.

Данна  система может работать в двух режимах: 1) сигнал датчика нагрузки 12 поступает через переключатель 11 непосредственно на суммирующее устройство усилител  2 и в системе обеспечиваетс  нолное воспроизведение усили  нагрузки задающим органом на руке оператора; 2) сигнал датчика подаетс  как опорное напр жение на диодные ограничители 7, 8, усилие нагрузки воспроизводитс  частично.This system can operate in two modes: 1) the signal from load sensor 12 is fed through switch 11 directly to the summing device of amplifier 2 and the system provides for a complete reproduction of the load force by the driver on the operator's arm; 2) the sensor signal is applied as a reference voltage to the diode limiters 7, 8, the load force is partially reproduced.

В первом режиме система работает следующим образом. Пусть нагрузка 19 создает на исполнительном органе некоторое усилие. Величина нагрузки измер етс  датчиком 12, сигнал которого поступает на вход системы, замкнутой отрицательной обратной св зью по усилию на задающем органе при помощи датчика нагрузки 4 и элементов отрицательной обратной св зи 5-8. Если сигнал датчика 4 положителен, он проходит через диод 5 и диодный ограничитель 7 без искажений, поскольку опорное напр жение на ограничителе отсутствует. По той же причине отрицательный сигнал проходит без искажени  через диод 6 и диодный ограничитель 8. В результате при наличии усили  на исполнительном органе на выходе системы воспроизведени  усили  нагрузки, т. е. на задающем органе, также создаетс  усилие. Под действием этого усили  задающий орган может придти в движение (если оператор не создает достаточного противодействующего усили , чтобы остановить это движение или направить его в противоположную сторону), мен   свое положение , которое отслеживаетс  исполнительной след щей системой, замкнутой отрицательной обратной св зью по положению исполнительного органа. В этом случае оператор опускает груз. Если оператор увеличит противодействующее усилие, движение может прекратитьс , а затем может изменитьс  его направление . В этом случае груз поднимаетс . Усилие,In the first mode, the system works as follows. Let the load 19 create some force on the executive body. The magnitude of the load is measured by a sensor 12, the signal of which is fed to the input of the system, closed by negative feedback on the force on the driver body using the load sensor 4 and the elements of negative feedback 5-8. If the signal from sensor 4 is positive, it passes through diode 5 and diode limiter 7 without distortion, since there is no reference voltage on the limiter. For the same reason, the negative signal passes without distortion through diode 6 and diode suppressor 8. As a result, if there is a force on the actuator, the output of the load force reproduction system, i.e., on the master, also creates a force. Under the action of this effort, the driver can set in motion (if the operator does not create sufficient opposing force to stop this movement or send it in the opposite direction), changing his position, which is monitored by the executive tracking system, closed by negative feedback on the position of the actuator. body. In this case, the operator lowers the load. If the operator increases the opposing force, the movement may cease and then his direction may change. In this case, the load rises. An effort,

создаваемое оператором, само по себе не молсет вызвать движени  задающего органа вcreated by the operator does not in itself cause the movement of the master organ into

силу необратимости механической передачиmechanical transmission irreversibility

14, но сигнал датчика нагрузки 4, измер ющий величину усили  оператора, поступа  на14, but the signal from the load sensor 4, measuring the magnitude of the force of the operator, arriving at

исполнительный элемент 3 через обратнуюactuator 3 through reverse

св зь и через усилитель 2, вызывает движениеconnection and through amplifier 2 causes movement

этого исполнительного элемента в сторонуthis actuator aside

действи  усили  оператора. ИсполнительныйOperator effort. Executive

элемент оттормаживает необратимую механическую передачу 14, дава  задающему органу возможность соверщать движение в нанравлении действи  усили  оператора. Движение задающего органа отслеживаетс  исполнительным органом, в результате чего груз поднимаетс .the element breaks down the irreversible mechanical transmission 14, giving the master body the opportunity to make a movement in the direction of the force of the operator. The movement of the assigning authority is monitored by the executive, with the result that the load is lifted.

Во втором режиме сигнал датчика 12, измер ющего величину нагрузки, не поступает на вход системы воспроизведени  усили  и, следовательно , не может вызвать движени  задающего органа. В зависимости от знака сигнал может создать опорное напр л ение только на каком-нибудь одном диодном ограничителе . Допустим, что он через диод 9 поступает в качестве опорного напр жени  на ограничитель 7. Пол рности сигналов датчиков нагрузки 4 Е 12 таковы, что, если оператор создает усилие, направленное в сторону действи  нагрузки, сигнал датчика 4 поступаетIn the second mode, the signal from the sensor 12, which measures the magnitude of the load, does not enter the input of the force reproduction system and, therefore, cannot cause movement of the driver. Depending on the sign, the signal can create a reference voltage only on any one diode limiter. Suppose that it is supplied via diode 9 as a reference voltage to limiter 7. The polarity of the signals from load sensors 4 E 12 is such that, if the operator creates a force directed towards the load, the signal from sensor 4 goes

на диодный ограничитель, на котором нет опорного напр жени ; если же оператор создает усилие противоположного направлени , сигнал поступает на диодный ограничитель, на котором опорное напр жение есть. Еслиa diode limiter on which there is no reference voltage; if the operator creates a force of the opposite direction, the signal goes to the diode limiter on which the reference voltage is. If a

оператор не создает усили  на задающем органе , последний неподвижен, так как сигнал датчика 4 равен нулю, а сигнал датчика 12 не поступает на вход системы восроизведени  усилп . Вследствие неподвижности задающего органа исполнительный орган также находитс  в положении равновеси , удержива  груз.the operator does not create a force on the driver, the latter is stationary, since the signal from sensor 4 is zero and the signal from sensor 12 does not enter the input of the amplification system. Due to the immobility of the master organ, the executive organ is also in the equilibrium position, holding the load.

Таким образом, оператор может удерживать груз, не создава  при этом усили . ЕслиThus, the operator can hold the load without creating an effort. If a

он прикладывает незначительное усилие, направленное в сторону действи  нагрузки, сигнал датчика 4, измер ющего это усилие, поступает через диод 6 на диодный ограничитель 8, на котором нет опорного напр жени .it exerts a small force directed towards the load, the signal of the sensor 4 measuring this force is supplied through diode 6 to the diode limiter 8, which is not equipped with a reference voltage.

Сигнал, пройд  через ограничитель 8 без искажений , поступает на вход усилител  2 и инициирует исполнительный элемент 3, который движетс  в направлении действи  усили  оператора, привод  в движение задающийThe signal passed through the limiter 8 without distortion, is fed to the input of the amplifier 2 and initiates the actuating element 3, which moves in the direction of the force of the operator, the drive in motion sets

орган. Груз опускаетс , чего оператор не ощущает . Когда оператор прикладывает усилие, направленное против действи  нагрузки, сигнал датчика 4, из.мер ющего это усилие, поступает через диод 5 на диодный ограничитель 7, на котором есть опорное напр жение, создаваемое датчиком нагрузки 12. Если усилие оператора по абсолютной величине не превышает усили , создаваемого нагрузкой, сигнал датчика 4 не проходит на усилитель 2,organ. The load is lowered, which the operator does not feel. When the operator applies a force directed against the load, the signal from the sensor 4, which is measuring this force, goes through diode 5 to the diode limiter 7, which has a reference voltage created by the load sensor 12. If the operator's force does not exceed in absolute value the force generated by the load, the signal of the sensor 4 does not pass to the amplifier 2,

так как его величина не превышает опорногоsince its value does not exceed the reference

напр жени , и движени  нет. Если усилие оператора превышает - пусть незначительно - усилие нагрузки, на усилитель 2 проходит разность сигналов датчиков 4 и /2, и элемент 3 совершает движение в сторону действи  усили  оператора. Груз поднимаетс , причем оператОр ощуш.ает его.tension, and no movement. If the operator's effort exceeds — albeit slightly — the load force, the amplifier 2 passes the difference between the signals of sensors 4 and / 2, and element 3 makes a movement in the direction of the operator's efforts. The load is lifted, and the operator is feeling it.

Предмет изобретени Subject invention

1. Система управлени  дистанционным копируюшим манипул тором, содержаща  исполнительную след шую систему в виде последовательно соединенных усилител , исполнительного элемента и исполнительного органа , соединениого с нагрузкой, датчиком нагрузки и датчиком положени , выход которого подключен к одному из входов усилител , и систему воспроизведени  усили  нагрузки на задаюшем органе, выполненную в виде последовательно соединенных усилител , исполнительного элемента и механической передачи , соединенной с задаюш,им органом, датчиком нагрузки и датчиком положени , выход1. A remote copying arm control system comprising an actuating follow-up system in the form of a series-connected amplifier, an actuator and an actuator connected to the load, a load sensor and a position sensor, the output of which is connected to one of the amplifier inputs, and a load force playback system on the driver of the body, made in the form of a series-connected amplifier, actuator and mechanical transmission connected to the driver, his body, sensors com load and position sensor output

которого подключен к другому входу усилител  исполнительной след щей системы, отличающа с  тем, что, с целью упрощени  экс .плуатац и, система управлени  дистанционным копирующим манипул тором дополнительно содержит два ограничител , например диодных, точки подключени  опорных напр жений которых соединены через диоды с датчиком нагрузки исполнительной след щей системы , входы ограничителей соединены через диоды с датчиком нагрузки системы воспроизведени  усили  нагрузки, а выходы подключены к усилителю системы воспроизведени  усили  нагрузки.which is connected to another input of the amplifier of the follow-up follower system, characterized in that, in order to simplify the operator, the remote copy manipulator control system additionally contains two limiters, for example diode ones, the connection points of the reference voltages of which are connected via diodes to the sensor loads of the executive tracking system, the limiter inputs are connected via diodes to the load force reproduction system load sensor, and the outputs are connected to the reproduction amplifier force load.

2. Система по и. 1, отличающа с  тем, что, с целью расширени  области применени , она содержит переключатель режимов работы, подключенный к датчику нагрузки исполнительной след щей системы, нормально-замкнутые контакты которого включены в цепь опорного напр жени  ограничителей, а нормально-разомкнутые контакты подключены к усилителю системы воспроизведени  усили  нагрузки.2. System for and. 1, characterized in that, in order to expand the field of application, it contains an operation mode switch connected to the load sensor of the executive tracking system, the normally closed contacts of which are included in the reference voltage circuit of the limiters and the normally open contacts connected to the amplifier load reproduction systems.

пP