Устройство для управления манипулятором

(51)25 13/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Маньшин Геральд Григорьевич Дубовский Владимир Андреевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики и надежности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для управления манипулятором, содержащее приводы качания предплечья и плеча рабочего органа, отличающееся тем, что содержит многокомпонентный датчик усилий, три пороговых элемента, три элемента ИЛИ и пульт управления, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ связан с первым входом привода качания предплечья рабочего органа, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого порогового элемента и с первым входом привода качания плеча рабочего органа, а второй вход - с выходом второго порогового элемента и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ связан со вторым входом привода качания плеча рабочего органа, а второй вход - со вторым входом первого элемента ИЛИ и с выходом третьего порогового элемента, связанного своим входом с первым выходом многокомпонентного датчика усилий, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго пороговых элементов. 7239 1 2005.09.30 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управления манипуляторами при сборке изделий. Известно вычислительное устройство для управления манипулятором, содержащее преобразователь полярных координат в декартовые, три функциональных преобразователя и пять сумматоров А.с. СССР 840801, МПК 25 15/00, 1981. Недостатком известного устройства является сложность программирования прямолинейного движения схвата манипулятора, что важно при его использовании в сборочных операциях. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для управления манипулятором, содержащее последовательно соединенные блок задания программы, первый сумматор и первый привод, связанный через звено качания предплечья рабочего органа с первым датчиком положения, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй сумматор и второй привод, связанный через звено качания плеча рабочего органа со вторым датчиком положения, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, последовательно соединенные третий сумматор и третий привод, связанный через звено качания кисти рабочего органа с третьим датчиком положения, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, и вычислительный блок, вход которого соединен с выходом первого датчика положения, а выход - со вторыми входами второго и третьего сумматоров А.с. СССР 679931, МПК 05 11/00,25 13/00, 1979. Недостатком этого устройства является его низкая эффективность при управлении сборочными манипуляторами, так как оно не позволяет корректировать движения рабочего органа на основе информации о силовом взаимодействии соединяемых деталей. Задачей технического решения является обеспечение управления манипулятором по сигналам от многокомпонентного датчика усилий для повышения эффективности выполнения им сборочных операций. Решение задачи достигается в устройстве для управления манипулятором, содержащем приводы качания предплечья и плеча рабочего органа тем, что, согласно изобретению, оно содержит многокомпонентный датчик усилий, три пороговых элемента, три элемента ИЛИ и пульт управления, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ связан с первым входом привода качания предплечья рабочего органа,второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого порогового элемента и с первым входом привода качания плеча рабочего органа, а второй вход - с выходом второго порогового элемента и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ связан со вторым входом привода качания плеча рабочего органа, а второй вход - со вторым входом первого элемента ИЛИ и с выходом третьего порогового элемента, связанного своим входом с первым выходом многокомпонентного датчика усилий, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго пороговых элементов. На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления манипулятором при сборке изделий. Устройство содержит многокомпонентный датчик 1 усилий, установленный в рабочем органе 2, приводы 3 и 4 качания предплечья 5 и плеча 6 соответственно, первый, второй и третий пороговые элементы 7, 8 и 9 соответственно, первый, второй и третий элементы 10, 11 и 12 ИЛИ соответственно и пульт 13 управления, причем рабочий орган 2 связан с валом 14, вставляемым во втулку 15, а плечо 6 манипулятора имеет возможность поворота вокруг вертикальной оси 16. Кроме того, обозначено А и В - траектории движения торца вала 14 при управлении звеньями 6 и 5 соответственно С - направление движения вала 14 и- касательные к траекториям А и В соответственно в точке их пересечения на торце вала 14,иуглы пересечения касательныхисоответственно с линией С. 7239 1 2005.09.30 Многокомпонентный датчик 1 усилий измеряет усилия, действующие на вал 14 со стороны втулки 15 вдоль координатных осей х и у, связанных с рабочим органом 2, и может быть установлен между рабочим органом 2 и предплечьем 5. На его первом выходе,связанном с пороговым элементом 9, формируется сигнал, соответствующий положительной компоненте силы, действующей на вал 14 вдоль оси х. На втором выходе, связанном с пороговым элементом 7, формируется сигнал, соответствующий отрицательной компоненте силы вдоль оси х. На третьем выходе, связанном с пороговым элементом 8, формируется сигнал, соответствующий положительной компоненте силы вдоль оси у. Перед выполнением сборочной операции, например сборки узла вал-втулка, вал 14 находится в рабочем органе 2 манипулятора, а втулка 15 закреплена неподвижно на позиции сборки. Перед вводом вала 14 в отверстие втулки 15 рабочий орган 2 выводят в такое положение, при котором углыиблизки друг к другу. При этом плечо 6 манипулятора имеет возможность свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси 16 в пределах малого угла, соизмеримого с погрешностью позиционирования манипулятора. На выходах датчика 1 сигналы равны нулю, и приводы 3 и 4 отключены. Работа устройства осуществляется следующим образом. С пульта управления 13 через элемент 10 ИЛИ подается единичный импульсный сигнал на включение привода 3 перемещения предплечья 5. Последнее начинает вращаться против часовой стрелки, при этом торец вала 14 движется по траектории В. При контакте вала 14 с втулкой 15 на первый действует отрицательная сила вдоль оси х. При этом на выходе датчика 1, связанном с пороговым элементом 7, появляется сигнал, при достижении которым заданного значения срабатывает пороговый элемент 7, единичный сигнал с выхода которого отключает привод 3 и включает привод 4. Предплечье 5 останавливается, а плечо 6 начинает вращаться по часовой стрелке при этом вал 14 перемещается по траектории А к противоположной стенке отверстия втулки 15 и одновременно вглубь отверстия. При этом на выходе датчика 1, связанном с пороговым элементом 7, сигнал уменьшается до нуля, и при контакте вала 14 с противоположной стенкой отверстия втулки 15 на выходе датчика 1, связанном с пороговым элементом 9, появляется сигнал (т.к. на вал 14 теперь действует положительная компонента силы вдоль оси х), при достижении которым некоторого заданного значения срабатывает пороговый элемент 9, единичный сигнал с выхода которого отключает привод 4 и включает привод 3. В последующем работа устройства повторяется, в результате чего совершается колебательное движение вала 14 между противоположными стенками отверстия втулки 15 с одновременным его перемещением вдоль линии С. При этом погрешность позиционирования манипулятора вдоль осикомпенсируется свободным поворотом плеча 6 вокруг вертикальной оси 16 под действием силы вдоль оси , возникающей при соединении деталей. Такое движение вала 14 совершается до тех пор, пока он не достигнет упора, что означает завершение процесса сборки. При этом на вал 14 действует сила вдоль оси у, и на третьем выходе датчика 1, связанном с пороговым элементом 8, появляется соответствующий сигнал. При определенном значении указанной силы срабатывает пороговый элемент 8, единичный сигнал с выхода которого через элементы 11 и 12 ИЛИ отключает приводы 3 и 4, и рабочий орган 2 манипулятора останавливается. Использование предлагаемого устройства по сравнению с известным устройством повышает эффективность выполнения манипулятором сборочных операций, так как позволяет управлять им на основе информации о силовом взаимодействии соединяемых деталей. При этом в процессе сборки рабочий орган сообщает валу как линейные, так и угловые колебательные движения относительно оси отверстия втулки, что снижает вероятность заклинивания вала во втулке, а это повышает, в свою очередь, надежность и производительность сборочных процессов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20 3