Claims (2)
Изобретение относитс к машиностроению и предназначено дл усоверигенствовани манипул торов, используемых дл механических операций, производимых в опас ных дл здоровь человека зонах. Известны манипул торы с позиционным управлением, у которых все, звень исполнительных органов копируют положени соответствующих звеньев задающих с ганов , поэтому при точной отработке локаль ных движений исполнительных органов они требуют большого объема рабочего пространства задающих органов flj. Известны также манипул торы с астатическим управлением, содержащие задак ший и исполнительный органы с датчиками положени , приводы, соединенные с исч полнительным органом, счетно-решающий блок, к первому входу которого подключены датчики положени задающего органа, ко второму входу -датчики положени кспол ,ннтепьного органа, а выход подключен к приводам исполнительного оргайа C2J. Эти манипул торы имеют при малом объеме рабочего пространства задающего органа низкую точность локальных движений . Цель изобретени - повьпиение точности локальных перемещений при малом объеме рабочего пространства задающего органа путем обеспечени наперед заданного соотношени между векторами перемещений конечных звеньев задающих и исполнительных органов манипул тора независимо от рассогласований его промежуточных звеньев . Указанна цель достигаетс тем, что манипул тор снабжен соединенными последовательно ключом, блоком пам ти, первым и вторым блоками сравнени , лричем выход второго блока сравнени подключен к приводам исполнительного органа выход датчиков положени исполнительного. органа подключен к первому входу первого блока сравнени и входу ключа, выход ка пам ти соед нен со втор т входом счетво-решающего блока в вторым входом. 37 первого блока сравнени , выход которого подключен к первому входу второго блока сравнени , а выход счетно-решающего блока подключен ко второму входу второго блока сравнени . При этом конструкци манипул тора упрощаетс , если блок пам ти и первый блок сравнени вьтолнены в виде управл емых от ключа тормозов, установленных на звень х исполнительного органа, потен циометрических датчввсов углов между зве нь ми исполнительного органа и потенциометрических синусно-косинусных датчико этих углов, обмотки которых попарно смонтированы на корпусах, установленных с возможностью перемещени относительно смежных звеньев, соединенных через упругий элемент и демпфер с одним из смежных звеньев и фиксируемых с помощью тормоза относительно эторого смежного звена, движок потенциометрического датчика угла жестко св зан с первым из смежных звеньев, а движки потенциометрических синусно-косинусных датчиков этих углов жестко св заны со вторым из смеж ных звеньев. На фиг. 1 изображена блок-схема манипул тора; -на фиг. 2 - кинематическа схема частного случа выполнени задающего и исполнительного органов манипул тора; на фиг, 3 - кинематическа схема установки элементов блока пам ти и блока сравнени в шарнире исполнительного органа Манипул тор содержит задающий орган 1, исполнительный орган 2, датчики 3 поJюжeни задающего органа,датчики 4 положени исполнительного органа, приводы 5, счетно-решающий блок 6, ключ 7, блок 8 пам ти, первый блок 9 сравнени , второй блок 1О сравнени . Задающие и исполнительные органы (фиг. 2) смонтированы на основании 11. Задающий орган содержит последователь ность щарнирно-соединенных звеньев 12, 13 и 14, св зывающих шарнир 15 подвеса зап сть с основанием 11. Шарнир is имеет возможность перемещени в ограниченной области с центром в точке, которую он снимает при взаимно ортогональном положении звеньев 13 и 14 и при некотором , выбранном за начальное, положении звена 12 относительно основани 11. Эти положени звеньев 12, 13 и 14 прин ты да исходные. Дл измерени отклонений этих звеньев от исходных положений служат датчики 16, 17 и 18 положени . Сигналы датчика 16 пропорциональны от1 клонению Д Tfj эвена 12 от исходного положени , сигналы датчика 18 пропорциональны отклонению звена 13 относительно эвена 12 и, наконец, сигналы датчика 17 пропорциональны суммарному отклонению Д i - & звена 13 относительно звена 12 и звена 14 относительно звена 13, Суммированиедостигаетс за счет использовани механизма пантографа, выполненного на базе звеньев 13 и 14. Исполнительный орган содержит последовательность шарнирно соединенных зве- ньев 19, 20 и 21, св зывающих шарнир 22 подвеса зап сть исполнительного органа с основанием 11, а также приводы23 , 24 и 25, потенциометрические синусно-косинусные датчики 26, 27 и 28 углов между звень ми и потенциометрические датчики 29, ЗО и 31 этих углов. Конструктивно кажда пара датчиков 26 и 29, 27 и ЗО, 28 и 31 и щарниры, в которых они установлены, идентичны друг другу. Обмотки датчиков 28 и 31, расположенных в шарнире между звень ми 19 и 2О (фиг, 3), смонтированы на общем корпусе 32, установленжум с возможностью перемещени относительно зве- ньве 19 и 2О и св занном со звеном 19 упругим элементом 33 и демпфером 34. Движок 35 потенциометра 31 укреплен на звене 19, а движки 36 и 37 потенциометра 28 - на звене 2О. На звене 20 установлен управл емый от ключа тормоз 38, фиксирующий корпус 32 датчиков относительно звена 2О. В отличие от . задающего органа, перемещени звеньев исполнительного органа могут быть значительными. Дл описанной кинематической схемы задающего и исполнительного органов манипул тора услови векторов малых отклонений шарнира 15 от исходного положени и шарнира 22 от некоторого произвольно-, го положени , определ емого углами между смежными звень ми исполнительного органа, тфивод т к соотношени м о- Ksitf f ) ,)(uye,gtn у k aPrcodq Sin fa -t,(f,). Aif/Acw}J cwrt - iP)J - /rs/wj )) К SiH fi де К отношение длины звена к длине звена 21 j - программные-значени изменени соответствующих углов исполнительного органа; «й отклонени , задаваемые оператором . Счетно-решаюший блок 6 реализует вычислени в соответствии с этими соотношени ми . Манипул тор работает в двух режимах: в режиме астатического управлени и в режиме позиционного управлени . При астатическом управлении оператор с помощью ключа 7 соедин ет блок 8 пам ти с датчиком 26, 27, 28 положени звеньев 19, 20 и 21 исполнительного органа 12. При этом в процессе движени информаци в блоке 8 пам ти измен етс и поступает в счетно-решающий блок 6, где в соответствии с информацией о положении задающего органа 1, . с информацией о требуемом направлении перемещени конечного звена исполнительного органа 2, происходит расчет тсебуемых изменений углов-между звень ми 19, 20 и 21. На входы первого блока 9 сравнени в этом случае поступа1от одинаковые сиг- налы, поэтому на его выходе нулевой сигнал , и второй блок сравнени 1О пропускает на приводы 23, 24 и 25 сигналы, вы работанные счетно-решающим блоком 6, не измен их. Перемещени 19, 2О, 21 исполнительного органа 2 осущест вл ютс со скорост ми, пропорциональными значени м ДУ ,/51 , А Ч Эти перемещени происход т до тех пор, пока имеютс отклонени звеньев 12, 13 и 14 задающего органа от исходного положени . Вектор скорости перемещени за- п сть исполнительного органа 2 коллинеарен вектору отклонени зап сть зад ющего органа 1 от его исходного попожени . Работа в астатическом режиме позвол ет вывести зап стье исполнительного органа 2 в любую зону рабочего объема и остановить efx). В момент остановки задающий орган 1 находитс в исходном состо нии, а исполнительный 2 - в некотором произвольном. Позиционное управление позвол ет осуществить тонкие, точные операции с малы ми перемещени ми. Переход на поаицион7438 5 10 15 20 16 jHoe управление, оператор с помощью ключа 7 размыкает св зь между датчиками положени 26, 27 и 28 звеньев 19, 20 и 21 задающего органа 2 и блоком 8 пам ти . При этом в блоке 8 пам ти запоминаютс значеим углов между звень ми 21 и 2О, 19 и 20, 19 и 21 исполнительного органа 2, имевшие место в момент перехода с астатического управлени г на позиционное. Эта информаци поступает в счетно-решающий блок бив первый блок 9 сравнени , В прсщессе движени на второй вход перв.ого блока 9 сравнени поступает информаци о Действительных положе- ни х звеньев 19, 2О, 21 исполнительного органа 2, а с его выхода на вход второго блока Ю сравнени поступает информаци io6 о-йотбненн х звеньев 19, 2О, 21 от положений, которые они занимали в момент переключени управлени . По-прежнему в счетно-решающем блоке 6 в соответствии с информацией о положении задающего органа 1 вырабатываютс программные значени отклонений звеньев 19, 2О, 21 исполнительного органа 2 от положений, которые они занимали в момент переключений управлений, эти значени сравниваютс затем во втором блоке 1О сравнени с их действительными отклонени ми, а нх разность поступает на приводы 24 и 25. Приводы 23, 2.4 и 25 в соответствии с поступающими управл ющими сигналами измен ют относительные положени звеньев 21 и 2О, 19 и 2 О, 19 и 21 исполнительного органа 2, обеспечива равенство задаваемых и отрабатываемых снгналов и, в конечном счете, равенство векторов перемещений зап стий задающего 1 и исполнительного 2 органов. В описываемой конструкции элементы блока 8 пам ти и первого блока 9 сравнени сосредоточены в конструктивно идентичных шарнирах исполнительного органа The invention relates to mechanical engineering and is intended to augment the manipulators used for mechanical operations performed in areas hazardous to human health. Known manipulators with positional control are known in which all the links of the executive bodies copy the positions of the corresponding links of the specifiers from the gans, therefore, when they precisely work out the local movements of the executive organs, they require a large volume of the working space of the specifiers of the flj. There are also known asthmatic-controlled manipulators that contain an actuator and an actuator with position sensors, actuators connected to an executive body, a counting unit, to the first input of which the positioner sensors are connected, to the second input - sensors of the position polar. organ, and the output is connected to the actuators of the executive board C2J. These manipulators, with a small volume of the working space of the setting body, have low accuracy of local motions. The purpose of the invention is to increase the accuracy of local displacements with a small volume of the working space of the setting body by ensuring in advance the specified relation between the displacement vectors of the final links of the setting and executive bodies of the manipulator, regardless of the inconsistencies of its intermediate links. This goal is achieved by the fact that the manipulator is provided with a key connected in series, a memory unit, first and second comparison units, the output of the second comparison unit is connected to the actuator actuators output of the executive position sensors. The organ is connected to the first input of the first comparison unit and the key input, the memory output is connected to the second input of the counting decision unit to the second input. 37 of the first comparison unit, the output of which is connected to the first input of the second comparison unit, and the output of the calculating unit is connected to the second input of the second comparison unit. In this case, the manipulator design is simplified if the memory unit and the first unit of comparison are filled in the form of key operated brakes installed on the links of the actuator, potentiometric sensors of the angles between the links of the actuator and the potentiometric sine-cosine sensors of these angles, windings of which are mounted in pairs on housings installed with the possibility of movement relative to adjacent links, connected through an elastic element and a damper with one of the adjacent links and fixed with help The brake is relative to the costly adjacent link, the slider of the potentiometric angle sensor is rigidly connected to the first of the adjacent links, and the sliders of the potentiometric sine-cosine sensors of these angles are rigidly connected to the second of the adjacent links. FIG. 1 is a block diagram of a manipulator; in FIG. 2 is a kinematic diagram of a particular case of the execution of the master and actuator of the manipulator; FIG. 3 shows a kinematic diagram of the installation of the elements of the memory unit and the comparison unit in the hinge of the actuator. The manipulator includes a driver body 1, an actuator body 2, sensors 3 are located in the driver body, sensors 4 are positioned for the executive body, actuators 5, a counting unit 6 , key 7, memory block 8, first comparison block 9, second comparison block 1O. The driver and actuator bodies (Fig. 2) are mounted on the base 11. The driver body contains a sequence of hinged-connected links 12, 13 and 14 connecting the hinge 15 of the hanger to the base 11. The hinge is able to move in a limited area with the center at the point that it removes at the mutually orthogonal position of the links 13 and 14 and at some, chosen for the initial, position of the link 12 relative to the base 11. These positions of the links 12, 13 and 14 are taken as initial. To measure the deviations of these links from their original positions, position sensors 16, 17 and 18 are used. The signals of sensor 16 are proportional to the deviation of D Tfj of Even 12 from the initial position, the signals of sensor 18 are proportional to the deviation of link 13 relative to Even 12, and finally, the signals of sensor 17 are proportional to the total deviation D i - & link 13 with respect to link 12 and link 14 with respect to link 13; Summation is achieved through the use of a pantograph mechanism, made on the basis of links 13 and 14. The executive body contains a sequence of hinged links 19, 20 and 21 connecting the hinge 22 an organ with base 11, as well as actuators 23, 24 and 25, potentiometric sine-cosine sensors 26, 27 and 28 angles between links, and potentiometric sensors 29, 30 and 31 of these angles. Structurally, each pair of sensors 26 and 29, 27 and 30, 28 and 31, and the hinges in which they are installed are identical to each other. The windings of sensors 28 and 31, located in a hinge between links 19 and 2O (FIG. 3), are mounted on a common case 32, installed in a movable position relative to link 19 and 2O and connected with link 19 by an elastic element 33 and a damper 34 The engine 35 of potentiometer 31 is mounted on link 19, and the sliders 36 and 37 of potentiometer 28 are mounted on link 2O. The link 20 is equipped with a key-controlled brake 38, which fixes the housing of 32 sensors relative to the link 2O. Unlike . master body, the movement of the executive body can be significant. For the described kinematic scheme of the master and actuator of the manipulator, the conditions of the vectors of small deviations of the hinge 15 from the initial position and the hinge 22 from a certain arbitrary position, determined by the angles between the adjacent links of the executive body, are relative to the ratio of - Ksitf (f) , (uye, gtn y k aPrcodq Sin fa -t, (f,). Aif / Acw} J cwrt - iP) J - / rs / wj)) K SiH fi de K the ratio of the length of the link to the length of the link 21 j - program values of changes in the corresponding angles of the executive body; “Th deviation set by the operator. The calculating unit 6 implements calculations in accordance with these relations. The manipulator operates in two modes: in the mode of astatic control and in the mode of positional control. In case of static control, the operator uses the key 7 to connect the memory block 8 with the sensor 26, 27, 28 of the links 19, 20 and 21 of the actuator 12. In the process of movement, the information in the memory block 8 changes and enters decisive block 6, where in accordance with the information about the position of the defining authority 1,. with information about the required direction of movement of the final link of the executive body 2, the calculated changes in the angles between links 19, 20 and 21 are calculated. In this case, the inputs of the first comparison unit 9 are identical, therefore there is a zero signal at its output, and The second comparator unit 1O transmits to the drives 23, 24 and 25 the signals that were worked by the counting unit 6, without changing them. Movements 19, 2O, 21 of the executive body 2 are carried out at speeds proportional to the values of DU, / 51, A H These movements occur as long as there are deviations of links 12, 13 and 14 of the setting body from the initial position. The velocity vector of the movement of the back of the executive body 2 is collinear to the vector of deviation of the back of the abutment body 1 from its initial position. Working in an astatic mode allows the executive body 2 to be removed in any zone of the working volume and stop efx). At the time of the shutdown, the setting authority 1 is in the initial state, and the executive 2 is in some arbitrary state. Positional control allows thin, precise operations with small movements. Switching to control 7438 5 10 15 20 16 jHoe control, the operator using the key 7 opens the connection between the position sensors 26, 27 and 28 of the links 19, 20 and 21 of the setting body 2 and the memory block 8. In this case, in memory block 8, the angles between links 21 and 2O, 19 and 20, 19 and 21 of the executive body 2, which occurred at the time of the transition from astatic control r to positional, are memorized. This information enters the counting unit biv of the first comparison block 9. During the movement, the second input of the first comparison block 9 receives information about the Actual positions of links 19, 2O, 21 of the executive body 2, and from its output to the input The second comparison unit, Yu, receives information io6 of the 19, 2O, 21 links from the positions that they occupied at the moment of switching control. As before, in the counting unit 6, in accordance with the information on the position of the setting body 1, program values of deviations of links 19, 2O, 21 of the executive body 2 are generated from the positions they occupied at the moment of control switching, then these values are compared in the second block 1O comparisons with their actual deviations, and nx the difference arrives at the drives 24 and 25. The drives 23, 2.4 and 25 change the relative positions of the links 21 and 2 O, 19 and 2 O, 19 and 21 of the executive gear in accordance with the incoming control signals ganna 2, ensuring the equality of the defined and developed snngals and, ultimately, the equality of the displacement vectors of the instructions of 1 and the executive 2 bodies. In the described construction, the elements of the memory block 8 and the first comparison block 9 are concentrated in structurally identical hinges of the executive body
2. Шарнир, св зывающий звень 19 и 2О, показан на фиг, 3, Элементами блока 8 пам ти, смонтированными в этом шарнире , вл ютс потенциометрические датчики 28 синуса и косинуса угла между звень ми 19 и 20, а элементом первого .блока 9 сравнени служит потенаиометри- чески и датчик 31 положени . При астатическом управлении тормоз 38 отключен. При относительном переме шении звеньев 19 и 2О исполнительного органа 2 корпус 32 потенциометров 28 и 31 перемещаетс , увлекаемый упругим элементом 33 и демпфером 34. При астатйческом управлении сигнал датчика 31 положени не измен етс и равен нулю, а, сигналы синусно-косинуснохчэ датчика 28, снимаемые с движков 36 и 37, поступают в счетно-решающий блок 6. fipE позиционном управлении тормоз 3 8 выключен. Тем самым фшссируютс значени сигналов о синусах и косинусах углов меж ду звень ми 19 и 2О в момент переключени режима управлени , поступающих в счетно-решающий блок, а сигналы потенциометрического датчика 31 положени по ступают во второй блок сравнени , соотвеТ ству величине отклонени звеньев 1Э и 2О от состо ний, имевших место в момент переключени режима. Манипул тор позвол ет повысить произ Бодительность труда при проведении опера ций, требующих высокой точности движений в услови х стесненности рабочего про странства оператора. Формула изобретени Манипул тор, содержащий задающий к исполнительный органы с датчиками поло ени , приводы, соединенные с исполни42. The hinge connecting the links 19 and 2O is shown in FIG. 3, the elements of the memory block 8 mounted in this hinge are potentiometric sensors 28 of the sine and cosine of the angle between the links 19 and 20, and the element of the first block 9 The comparison serves as a potentiometer and a position sensor 31. When astatic control brake 38 is disabled. During the relative mixing of links 19 and 2O of the executive body 2, the housing 32 of potentiometers 28 and 31 moves, is carried along by the elastic element 33 and the damper 34. When astatically controlled, the signal of the position sensor 31 does not change and is equal to zero, the sensor 28, removed from the sliders 36 and 37, are fed to the counting unit 6. The fipE positional control brake 3 8 is turned off. Thereby, the sine and cosine signal values of the angles between the 19 and 2O links at the moment the control mode is switched to the counting unit are transmitted, and the signals of the potentiometric sensor 31 are placed in the second comparison unit, according to the deviation of the links of 1E and 2 from the states that occurred at the moment of switching the mode. The manipulator makes it possible to increase the productivity of labor when carrying out operations that require high precision of movements in conditions of constraint in the operator's working space. Claims of the invention A manipulator containing an actuator specifying organs with position sensors, actuators connected to actuator 4
-Х тельным органом, счетно-решающий блок, к первому входу которого подключеньт дат чики положени задающего органа, от личающийс тем, что , с целью повышени точности локальных перемещений при малом объеме рабочего пространства задающего органа, он содержит последовательно соединенные ключ, блок пам ти , первый и второй блоки сравнени , причем выход второго блока сравнени подключен к приводам исполнительного органа , выход датчиков положени исполнитель ного органа подключен к первому входу первого блока сравнени и входу ключа, выход блока пам ти соединен со вторым входом счетно-рещающего блока и вторым входом первого блока сравнени , выход которого подключен к первому входу второго блока сравнени , а выход счетно-решающего блока подключен ко второму входу второго блока сравнени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3.280,991, кл, 214-1, опублик. 1966. 2.Авторское свидетельство СССР № 271252, кл. В 25 J 3/О4, 1969.- A personal body, a counting unit, to the first input of which is connected the sensors of the setting body, which differs in that, in order to increase the accuracy of local movements with a small volume of the working space of the setting body, it contains serially connected key, memory block , the first and second comparison blocks, the output of the second comparison block is connected to actuators of the executive body, the output of the position sensors of the executive body is connected to the first input of the first comparison block and the key input, output The memory unit is connected to the second input of the counting unit and the second input of the first comparison unit, the output of which is connected to the first input of the second comparison unit, and the output of the calculating unit is connected to the second input of the second comparison unit. Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent No. 3,280,991, class, 214-1, published. 1966. 2. USSR author's certificate No. 271252, cl. B 25 J 3 / O4, 1969.
enen
aa
0iJ3.50iJ3.5