RU108356U1

RU108356U1 - TROLLEY

Info

Publication number: RU108356U1
Application number: RU2010154280/11U
Authority: RU
Inventors: Яков Львович Либерман; Михаил Сергеевич Антропов
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-09-20

Abstract

Робототележка, содержащая платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок программирования, блок управления траекторией движения робототележки, вход которого соединен с выходом блока программирования, а выход - с устройством рулевого управления, блок управления скоростью движения робототележки, выход которого соединен с электроприводом колес, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик углового положения колес, кинематически связанный с устройством рулевого управления, датчик массы груза, перемещаемого робототележкой, установленный на платформе, блок управления скоростью выполнен состоящим из двухвходового сумматора, двухвходового блока умножения сигналов, блока вычисления квадратного корня из сигнала, ограничителя сигнала, первого и второго задатчиков настроечных сигналов и блока деления сигналов, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен с датчиком углового положения колес, второй вход, предназначенный для ввода делителя, соединен с выходом сумматора, первый вход сумматора соединен с датчиком массы, второй вход сумматора соединен с первым задатчиком, выход блока деления соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен со вторым задатчиком, а выход - со входом блока вычисления квадратного корня, причем выход блока вычисления квадратного корня соединен с электроприводом колес через ограничитель сигнала. A robot cart containing a platform mounted on wheels, an electric wheel drive mounted on a platform, a steering device kinematically connected to the wheels, a programming unit, a trajectory control unit for a robot car, the input of which is connected to the output of the programming unit, and the output to the steering device, a control unit for the speed of movement of the robot carriage, the output of which is connected to the electric drive of the wheels, characterized in that it additionally contains a sensor of the angular position of the wheels, kinematically connected with the steering device, a weight sensor for the load moved by the robot carriage mounted on the platform, the speed control unit is made of two-input adder, two-input signal multiplying unit, unit for calculating the square root of the signal, signal limiter, first and second setting signal generators and signal dividing unit, the first input of which, intended for inputting the dividend, is connected with a wheel angular position sensor, the second input for entering the divider is connected to the output of the adder, the first input of the adder is connected to the mass sensor, the second input of the adder is connected to the first setpoint, the output of the dividing unit is connected to the first input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the second setpoint, and the output - with the input of the square root calculation unit, and the output of the square root calculation unit is connected to the electric drive of the wheels through the signal limiter.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к транспортирующим машинам и может быть использована в качестве средства для перевозки заготовок, деталей, инструмента и т.п. в цехах машиностроительных и иных заводов.The proposed utility model relates to conveying machines and can be used as a means for transporting workpieces, parts, tools, etc. in the shops of engineering and other plants.

В настоящее время робототележки, аналогичные предлагаемой известны. К ним относится, например, тележка, описанная в книге «Л.Н.Волчкевич, Б.А.Усов. Транспортно-накопительные системы ГПС, М.: Высшая школа, 1989, стр.74-83.» Она содержит платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок управления траекторией движения робототележки, выход которого соединен с устройством рулевого управления, и два индуктивных датчика, закрепленных на днище платформы в плоскости, перпендикулярной продольной оси робототележки. Датчики соединены по дифференциальной схеме и вместе с блоком управления траекторией образуют систему наведения тележки на нужную траекторию. Траектория априорно задана кабелем, по которому идет ток низкой частоты (кабель заглублен на 2 сантиметра ниже уровня пола цеха). В некоторых случаях вместо индуктивных датчиков робототележка снабжена фотодатчиками, а вместо кабеля на пол цеха наносится светоотражающая полоса. В процессе эксплуатации тележка движется вдоль кабеля или светоотражающей полосы и перевозит загружаемые на нее грузы. Осуществляет она это, как правило с постоянной скоростью (около 0,5 м/сек), что далеко не всегда рационально, поскольку очевидно, что грузы малой массы целесообразно перевозить быстрее, чем грузы большой массы, причем на поворотах скорость тележки должна быть малой, но при движении по прямой - большой. Кроме того, робототележки, подобные описанной, могут перемещаться лишь по жестко заданным траекториям, которые можно изменять лишь переделывая прокладку кабеля или переустанавливая светоотражающую полосу.Currently, robotic carts similar to those offered are known. These include, for example, the trolley described in the book “L.N. Volchkevich, B.A. Usov. Transport and storage systems of GPS, M .: Higher school, 1989, pp. 74-83. ”It contains a platform mounted on wheels, an electric wheel drive mounted on the platform, a steering device kinematically connected to the wheels, the control unit of the robot truck trajectory the output of which is connected to the steering device, and two inductive sensors mounted on the bottom of the platform in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the robotic cart. The sensors are connected in a differential circuit and, together with the path control unit, form a system for guiding the trolley to the desired path. The trajectory is a priori given by the cable along which the low-frequency current flows (the cable is buried 2 cm below the floor level of the workshop). In some cases, instead of inductive sensors, the robotic carriage is equipped with photosensors, and instead of a cable, a reflective strip is applied to the floor of the workshop. During operation, the trolley moves along the cable or reflective strip and carries loads loaded onto it. It carries out this, as a rule, at a constant speed (about 0.5 m / s), which is far from always rational, since it is obvious that it is advisable to transport small masses faster than large masses, and at bends the cart speed should be small, but when moving in a straight line - large. In addition, robotic carts, such as described, can only move along rigidly defined paths, which can only be changed by remaking the cable routing or reinstalling the reflective strip.

Указанных недостатков лишена другая робототележка, принятая нами за прототип. Она описана, в частности, в книге «А.В.Тимофеев. Адаптивные робототехнические комплексы. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1988, стр.193-207.» Такая тележка также содержит платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок программирования, имеющий два выхода, блок управления траекторией движения робототележки, вход которого соединен с первым выходом блока программирования, а выход - с устройством рулевого управления, блок управления скоростью движения тележки, вход которого соединен со вторым выходом блока программирования, а выход - с электроприводом колес.The indicated drawbacks are deprived of another robotic truck, which we adopted as a prototype. It is described, in particular, in the book “A.V. Timofeev. Adaptive robotic systems. L .: Mechanical engineering. Leningrad Branch, 1988, pp. 193-207. ”Such a trolley also includes a platform mounted on wheels, an electric wheel drive mounted on the platform, a steering device kinematically connected to the wheels, a programming unit having two outputs, and a robot truck trajectory control unit the input of which is connected to the first output of the programming unit, and the output to the steering device, the trolley speed control unit, the input of which is connected to the second output of the programming unit, and the output od - with electric wheels.

При использовании робототележки-прототипа с помощью блока программирования задается требуемая траектория движения тележки и скорость движения по ее пути. При этом программируются перемещения по линейным отрезкам, по дугам окружностей с теми или иными радиусами и скорости, соответствующие тем или иным участкам пути. При программировании скорости учитывается и масса перемещаемого груза, в том числе ее изменение из-за разгрузки-дозагрузки тележки в дороге.When using the prototype robotic cart using the programming unit, the required trajectory of the trolley and the speed of movement along its path are set. At the same time, movements along linear segments, along arcs of circles with various radii and speeds, corresponding to particular sections of the path, are programmed. When programming the speed, the mass of the transported load is also taken into account, including its change due to unloading and reloading of the trolley on the road.

Робототележка-прототип более универсальна, чем тележки-аналоги, однако она имеет тоже существенный недостаток - сложность программирования ее движения.The prototype robotic cart is more versatile than its counterpart carts, but it also has a significant drawback - the complexity of programming its movement.

Задачей разработки предлагаемой полезной модели является упрощение программирования перемещения тележки. Достигается решение этой задачи тем, что скорость движения робототележка сама выбирает автоматически. Программировать требуется лишь траекторию движения. Конструктивно решение задачи обеспечивается за счет того, что робототележка, содержащая платформу, установленную на колесах, электропривод колес, установленный на платформе, устройство рулевого управления, кинематически связанное с колесами, блок программирования, блок управления траекторией движения робототележки, вход которого соединен с выходом блока программирования, а выход - с устройством рулевого управления, блок управления скоростью движения робототележки, выход которого соединен с электроприводом колес, дополнительно содержит датчик углового положения колес, кинематически связанный с устройством рулевого управления, датчик массы груза, перемещаемого робототележкой, установленный на платформе, блок управления скоростью выполнен состоящим из двухвходового сумматора, двухвходового блока умножения сигналов, блока вычисления квадратного корня из сигнала, ограничителя сигнала, первого и второго задатчиков настроечных сигналов и блока деления сигналов, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен с датчиком углового положения колес, второй вход, предназначенный для ввода делителя, соединен с выходом сумматора, первый вход сумматора соединен с датчиком массы, второй вход сумматора соединен с первым задатчиком, выход блока деления соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен со вторым задатчиком, а выход - со входом блока вычисления квадратного корня, причем выход блока вычисления квадратного корня соединен с электроприводом колес через ограничитель сигнала.The task of developing the proposed utility model is to simplify the programming of the movement of the trolley. A solution to this problem is achieved by the fact that the robot itself automatically selects the speed of movement. Programming requires only a trajectory of movement. Structurally, the task is ensured due to the fact that a robotic cart containing a platform mounted on wheels, an electric wheel drive mounted on the platform, a steering device kinematically connected to the wheels, a programming unit, a robot trajectory control unit, the input of which is connected to the output of the programming unit and the output is with the steering device, the robot speed control unit, the output of which is connected to the electric drive of the wheels, additionally contains there is a wheel angle sensor kinematically connected to the steering device, a weight sensor of the load moved by the robotic cart mounted on the platform, the speed control unit is made up of a two-input adder, a two-input signal multiplier, a square root block from the signal, a signal limiter, the first and the second adjusters of the tuning signals and the signal division unit, the first input of which, intended for inputting the dividend, is connected to the wheel angle sensor, in The second input for inputting the divider is connected to the output of the adder, the first input of the adder is connected to the mass sensor, the second input of the adder is connected to the first master, the output of the division unit is connected to the first input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the second master, and the output with the input of the square root calculation unit, and the output of the square root calculation unit is connected to the electric drive through the signal limiter.

Схема предлагаемой робототележки приведена на рисунке.The proposed robot cart is shown in the figure.

Тележка включает в себя платформу 1, установленную на колесах 2, электропривод 3 колес, установленный на платформе 1, устройство рулевого управления 4, кинематически связанное с колесами, блок программирования 5, блок управления траекторией 6 движения робототележки, вход которого соединен с выходом блока программирования 5, а выход - с устройством рулевого управления 4. Кроме того, робототележка содержит датчик углового положения колес 7, кинематически связанный с устройством рулевого управления 4, датчик массы груза 8, перемещаемого робототележкой, установленный на платформе 1, а также блок управления скоростью, выполненный состоящим из двухвходового сумматора 9, двухвходового блока умножения сигналов 10, блока вычисления квадратного корня 11, ограничителя сигналов 12, первого 13 и второго 14 задатчиков настроечных сигналов и блока деления 15, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен с датчиком углового положения 7, второй вход, предназначенный для ввода делителя, соединен с выходом сумматора 9, первый вход сумматора соединен с датчиком массы 8, второй вход сумматора соединен с первым задатчиком 13, выход блока деления 15 соединен с первым входом блока умножения 10, второй вход которого соединен со вторым задатчиком 14, а выход - со входом блока вычисления квадратного корня 11, причем выход блока вычисления квадратного корня 11 соединен с электроприводом 3 через ограничитель сигнала 12. Все блоки выполнены из типовых элементов, описанных, например, в книге «Справочник по средствам автоматики / Под. ред. В.Э.Низэ и И.В.Антика. - М.: Энергоатомиздат, 1983.» Что касается датчика углового положения колес 7, то он выполнен со статической характеристикой R=f(α), где α - угловое положение рулевого колеса, а R - радиус поворота робототележки.The trolley includes a platform 1 mounted on wheels 2, an electric drive 3 of wheels mounted on a platform 1, a steering device 4 kinematically connected to the wheels, a programming unit 5, a control unit for the trajectory of the robot 6, the input of which is connected to the output of the programming unit 5 and the output is with the steering device 4. In addition, the robotic carriage contains a wheel angle sensor 7, kinematically connected with the steering device 4, a load sensor 8 of the load of the robot a hedgehog mounted on platform 1, as well as a speed control unit made up of a two-input adder 9, a two-input signal multiplier 10, a square root calculation unit 11, a signal limiter 12, a first 13 and a second 14 adjuster signal adjusters and a division unit 15, the first the input of which is intended for input of the dividend is connected to the angle sensor 7, the second input, for input of the divider, is connected to the output of the adder 9, the first input of the adder is connected to the mass sensor 8, the second input with the matrix is connected to the first master 13, the output of the division unit 15 is connected to the first input of the multiplication unit 10, the second input of which is connected to the second master 14, and the output is connected to the input of the square root calculation block 11, and the output of the square root calculation block 11 is connected to the electric drive 3 through the signal limiter 12. All blocks are made of standard elements described, for example, in the book "Reference to automation equipment / Under. ed. V.E.Nize and I.V. Antika. - M .: Energoatomizdat, 1983. ”As for the wheel angle sensor 7, it is made with the static characteristic R = f (α), where α is the angular position of the steering wheel and R is the radius of rotation of the robotic carriage.

Перед работой робототележки с помощью задатчика 13 в сумматор 9 вводится сигнал, отображающий массу m_т робототележки без груза, а с помощью задатчика 14 в блок умножения 10 вводится сигнал, отображающий наибольшую допустимую центробежную силу F при движении тележки на поворотах. Ограничитель сигнала 12 настраивается на порог, соответствующий максимально допустимой скорости движения робототележки по прямой.Before the robot car works, with the help of the adjuster 13, a signal is entered into the adder 9, which displays the mass m _{t of the} robot car without load, and with the help of the adjuster 14, a signal is displayed in the multiplication unit 10, which displays the maximum allowable centrifugal force F when the trolley moves on turns. The signal limiter 12 is configured to a threshold corresponding to the maximum allowable speed of the robotic cart in a straight line.

После этого с помощью блока 5 в блок 6 вводится математическая модель траектории движения робототележки, а непосредственно на тележку устанавливается подлежащий транспортированию груз массы m_г. Последний устанавливается так, чтобы датчик массы 8 оказался под ним. Далее робототележка приводится в движение приводом 3. Траектория ее движения при этом соответствует программе, введенной в блок 6, который, вырабатывая сигнал на устройство рулевого управления 4, заставляет его устанавливаться в то или иное положение. При движении робототележка совершает прямолинейные перемещения или перемещения по дугам окружностей с теми или иными радиусами R. Сумматором 9 сигнал о массе m_г, выдаваемый датчиком 8, складывается с сигналом о массе тележки m_т от задатчика 13. Получается сигнал m_г+m_т, поступающий на блок деления 15. Сюда же поступает сигнал от датчика 7, отображающий R. На выходе блока 15 возникает сигнал R / (m_г+m_т), который, в свою очередь, в блоке умножения 10 умножается на F, поступающее от задатчика 14. Сигнал R·F / (m_г+m_т) поступает на блок вычисления квадратного корня 11, что дает сигнал на выходе этого блока, равный:After that, using block 5, block 6 introduces a mathematical model of the trajectory of the robotic cart, and a load of mass m _{g to} be transported is installed directly on the trolley. The latter is installed so that the mass sensor 8 is under it. Next, the robotic carriage is driven by the drive 3. The trajectory of its movement in this case corresponds to the program entered in block 6, which, by generating a signal to the steering device 4, forces it to be set in one or another position. When moving, the robot car makes rectilinear movements or displacements along arcs of circles with various radii R. By an adder 9, the signal about the mass m _g emitted by the sensor 8 is added to the signal about the mass of the trolley m _t from the setter 13. A signal m _g + m _t arriving at the division unit 15. The signal from the sensor 7, displaying R, also arrives at the output of the block 15, the signal R / (m _g + m _t ) arises, which, in turn, in the multiplication unit 10 is multiplied by F coming from the master 14. The signal R · F / (m _g + m _t ) is fed to the square root 11, which gives a signal at the output of this block, equal to:

. .

Проходя через ограничитель сигнала 12, сигнал V поступает на привод 3 и заставляет его работать с соответствующей скоростью. Если скорость V превышает допустимое значение, то она блоком 12 ограничивается. Если не превышает, то она соответствует радиусу закругления пути робототележки в данный момент и величине перемещаемой массы. Меньше радиус - меньше скорость. Меньше масса - больше скорость. Таким образом, скорость регулируется автоматически и программировать ее нет необходимости. В целом программирование движения робототележки оказывается проще, чем в случае прототипа, что и являлось задачей создания предлагаемой полезной модели.Passing through the signal limiter 12, the signal V enters the drive 3 and makes it work at the appropriate speed. If the speed V exceeds the permissible value, then it is limited by block 12. If it does not exceed, then it corresponds to the radius of curvature of the path of the robot at the moment and the magnitude of the mass transferred. Less radius - less speed. Less mass - more speed. Thus, the speed is automatically adjusted and there is no need to program it. In general, programming the movement of the robotic cart is easier than in the case of the prototype, which was the task of creating the proposed utility model.

Claims

A robot truck comprising a platform mounted on wheels, an electric wheel drive mounted on a platform, a steering device kinematically connected to the wheels, a programming unit, a robot track path control unit, the input of which is connected to the output of the programming unit, and the output to the steering device, a control unit for the speed of movement of the robot car, the output of which is connected to the electric wheel drive, characterized in that it further comprises a wheel angle sensor, kinematically connected with the steering device, the mass sensor of the load moved by the robotic cart mounted on the platform, the speed control unit is made up of a two-input adder, a two-input signal multiplier, a square root of the signal, a signal limiter, the first and second adjusting signal adjusters, and a block signal division, the first input of which is intended for input of the dividend is connected to the wheel angle sensor, the second input is for input a divider connected to the output of the adder, the first input of the adder is connected to the mass sensor, the second input of the adder is connected to the first master, the output of the division unit is connected to the first input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the second master, and the output to the input of the square root calculation unit moreover, the output of the square root calculation unit is connected to the electric drive of the wheels through a signal limiter.