RU2009883C1 - Automatic handling manipulator control device - Google Patents

Automatic handling manipulator control device Download PDF

Info

Publication number
RU2009883C1
RU2009883C1 SU4888583A RU2009883C1 RU 2009883 C1 RU2009883 C1 RU 2009883C1 SU 4888583 A SU4888583 A SU 4888583A RU 2009883 C1 RU2009883 C1 RU 2009883C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
outputs
group
groups
coordinates
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Бурба
Ю.А. Бардин
В.П. Бейлин
В.Д. Трубецкий
А.И. Соболев
Original Assignee
Бурба Александр Алексеевич
Бейлин Владимир Павлович
Трубецкий Виктор Дмитриевич
Бардин Юрий Анатольевич
Соболев Александр Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бурба Александр Алексеевич, Бейлин Владимир Павлович, Трубецкий Виктор Дмитриевич, Бардин Юрий Анатольевич, Соболев Александр Иванович filed Critical Бурба Александр Алексеевич
Priority to SU4888583 priority Critical patent/RU2009883C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009883C1 publication Critical patent/RU2009883C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

FIELD: control systems. SUBSTANCE: device has a reversible counter, a commutator, a processing equipment transducer, two program setting units, two groups of triggers, two groups of switches, a timer, two groups of drives, two groups of position transducers, two OR gates, two groups of adders and a positioning error meter. EFFECT: improved structure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании или модернизации супервизорных систем управления для транспортно-погрузочных манипуляционных роботов различной грузоподъемности. The invention relates to mechanical engineering and can be used to create or upgrade supervisory control systems for transport and handling handling robots of various lifting capacities.

Известно устройство для управления промышленным роботом, содержащее последовательно соединенные блок задания программы, первый сумматор, первый усилитель и привод вращения, связанный с датчиком ускорения и первым датчиком положения, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, последовательно соединенные дифференциатор, выпрямитель, ждущий мультивибратор и блок выборки и запоминания, а также последовательно подключенные второй сумматор, второй усилитель и привод радиального перемещения, связанный со вторым датчиком положения, который соединен выходом с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к второму выходу блока задания программы, соединенного первым выходом с входом дифференциатора, датчик веса объекта и вычислительный блок, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, первый вход - с выходом второго датчика положения, второй вход - с выходом датчика ускорения, а третий вход - с выходом блока выборки и запоминания, подключенного вторым входом к выходу датчика веса объекта. A device for controlling an industrial robot is known, comprising a series-connected program setting unit, a first adder, a first amplifier and a rotation drive connected to an acceleration sensor and a first position sensor, the output of which is connected to the second input of the first adder, a differentiator, a rectifier, a waiting multivibrator connected in series, and a sampling and storage unit, as well as a second adder, a second amplifier and a radial displacement drive connected in series with the second sensor in series position, which is connected by the output to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the second output of the program task unit, connected by the first output to the input of the differentiator, the object weight sensor and the computing unit, the output of which is connected to the third input of the first adder, the first input to the output the second position sensor, the second input with the output of the acceleration sensor, and the third input with the output of the sampling and storage unit connected by the second input to the output of the object's weight sensor.

Недостатком этого устройства при его применении в погрузочных манипуляторах высокой точности является возможность появления неконтролируемой погрешности позиционирования рабочего органа манипулятора и находящегося на нем груза на том объекте, на который подается груз. The disadvantage of this device when it is used in loading manipulators of high accuracy is the possibility of an uncontrolled error in the positioning of the working body of the manipulator and the cargo located on it at the object to which the cargo is being delivered.

Прототипом является устройство для программного управления манипулятором, содержащее блок задания программы, последовательно соединенные элемент И и коммутатор, а также по каждой регулируемой координате привод, связанный с датчиком положения, выход каждого из которых подключен к соответствующему входу элемента И, датчик технологического оборудования, реверсивный счетчик и по каждой регулируемой координате триггер, выход которого подключен к входу привода, а вход каждого из которых - к соответствующему первому выходу блока задания программы, соединенного входами с выходами реверсивного счетчика и вторым выходом - с входом датчика технологического оборудования, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам коммутатора, соединенного первым и вторым входами с соответствующими входами реверсивного счетчика, третий вход которого подключен к выходу элемента И. The prototype is a device for programmatically controlling the manipulator, containing a program task block, an element And a switch connected in series, as well as a drive associated with a position sensor for each adjustable coordinate, the output of each of which is connected to the corresponding input of the element And, a sensor of technological equipment, a reversible counter and for each adjustable coordinate, a trigger whose output is connected to the input of the drive, and the input of each of which is connected to the corresponding first output of the job block grams connected by inputs to the outputs of the reversible counter and the second output - with the input of the sensor of technological equipment, the first and second outputs of which are connected respectively to the second and third inputs of the switch, connected by the first and second inputs to the corresponding inputs of the reverse counter, the third input of which is connected to the output of the element AND.

Прототип имеет тот же недостаток, который указан выше для устройства управления промышленным роботом, возможность появления неконтролируемой погрешностью ПМО. Вследствие этого рассмотренная система управления прототипа непригодна для применения в тех транспортно-погрузочных манипуляторах, от которых требуется высокая точность позиционирования при наличии значительных упругих деформаций звеньев и нефиксированном положении манипулятора относительно объекта. The prototype has the same drawback that is indicated above for the control device of an industrial robot, the possibility of uncontrolled error in the PMO. As a result, the prototype control system considered is unsuitable for use in transport and handling manipulators that require high positioning accuracy in the presence of significant elastic deformations of the links and an unstable position of the manipulator relative to the object.

Целью изобретения является повышение точности позиционирования рабочего органа манипулятора относительно объекта, на который доставляется груз. The aim of the invention is to improve the accuracy of positioning of the working body of the manipulator relative to the object on which the cargo is delivered.

Для этого предлагается измерять или рассчитывать погрешность позиционирования рабочего органа манипулятора относительно объекта, на который доставляется груз, а затем компенсировать эту погрешность за счет соответствующего изменения координат звеньев манипулятора. To do this, it is proposed to measure or calculate the positioning error of the manipulator's working body relative to the object to which the cargo is delivered, and then compensate for this error by correspondingly changing the coordinates of the manipulator links.

Связь между координатами одной и той же точки Mi в системе координат нулевого звена (корпус манипулятора, земля) и последнего звена (рабочий орган, грузовая площадка) определяется зависимостью:

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
(1) где yi1, yi2, yi3 - координаты точки Mi в системе координат нулевого звена;
xi1, xi2, xi3 - координаты той же точки в системе координат последнего звена (рабочего органа);
А( φ1, φ2, . . . , φ6) - матрица преобразования 4 х 4 из одной системы в другую, зависящая от геометрических параметров манипулятора и координат его звеньев φ1, φ2, . . . , φ6.The relationship between the coordinates of the same point M i in the coordinate system of the zero link (manipulator body, ground) and the last link (working body, cargo area) is determined by the relationship:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
(1) where y i1 , y i2 , y i3 are the coordinates of the point M i in the coordinate system of the zero link;
x i1 , x i2 , x i3 - coordinates of the same point in the coordinate system of the last link (working body);
A (φ 1 , φ 2 , ..., φ 6 ) is a 4 x 4 transformation matrix from one system to another, depending on the geometrical parameters of the manipulator and the coordinates of its links φ 1 , φ 2 ,. . . , φ 6 .

Воспользовавшись зависимостью в векторно-матричной форме преобразование (1) имеет вид:
Y = A χ , (2) где А, Х, Y - матрица и векторы, определенные выше.
Using the dependence in the vector-matrix form, transformation (1) has the form:
Y = A χ, (2) where A, X, Y are the matrix and vectors defined above.

Формулу (2) можно использовать для описания преобразования координат не только одной точки, но и системы, например n точек. Для этого следует считать/ что X и Y являются матрицами из n столбиков/ в которых каждый столбец является выбором координат одной точки:

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
(3) Сокращенная запись преобразования (3) соответствует формуле (2), в сокращенной форме (2) требуется, чтобы за счет изменения координат звеньев манипулятора φj (j = 1, 6) было осуществлено совмещение системы реперных точек рабочего органа с их требуемыми положениями:
A( φ1, φ2, . . . φ6) ˙χтр = А φ1 тр,
φ2 тр, . . . , φ6 тр) ˙χ (4) где χтр - матрица требуемых координат реперных точек в системе координат последнего звена при условии, что звенья манипулятора имеют координаты φ1, φ2, . . . , φ6;
χ - матрица координат реперных точек также в системе координат последнего звена.Formula (2) can be used to describe the coordinate transformation of not only one point, but also of a system, for example, n points. To do this, we should assume / that X and Y are matrices of n columns / in which each column is a choice of coordinates of one point:
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
(3) An abbreviated record of transformation (3) corresponds to formula (2), in an abbreviated form (2) it is required that, by changing the coordinates of the manipulator links φ j (j = 1, 6), the system of reference points of the working body is combined with their required provisions:
A (φ 1 , φ 2 ,... Φ 6 ) ˙χ tr = A φ 1 tr ,
φ 2 tr . . . , φ 6 tr ) ˙χ (4) where χ tr is the matrix of the required coordinates of the reference points in the coordinate system of the last link, provided that the links of the manipulator have coordinates φ 1 , φ 2 ,. . . , φ 6 ;
χ is the coordinate matrix of the reference points also in the coordinate system of the last link.

Матрица преобразования А ( φ1, φ2, . . . , φ6) переводит в систему координат нулевого звена требуемые координаты, а матрица А ( φ1 т, φ2 т, . . . , φ6 т) координаты реперных точек. Равенство этих координат означает совпадение положения реперных точек с требуемыми.The transformation matrix A (φ 1 , φ 2 , ..., φ 6 ) translates the required coordinates into the coordinate system of the zero link, and the matrix A (φ 1 t , φ 2 t , ..., φ 6 t ) coordinates of the reference points. The equality of these coordinates means the coincidence of the position of the reference points with the required.

Координаты реперных точек χ , их требуемые значения χтр и погрешность позиционирования Δχ связаны между собой соотношением:
χтр = χ + Δχ . (5)
Координаты реперных точек χ на последнем звене манипулятора являются его конструктивными параметрами. Таким образом, измерив при каком-либо положении звеньев манипулятора φ1, φ2, . . . , φ6 погрешность позиционирования Δχ , по соотношению (5) можем определить требуемые координаты реперных точек χтр, а с помощью соотношения (4) - требуемые для точного позиционирования координаты звеньев манипулятора φ1 тр, φ2 тр, . . . , φ6 тр. Определение погрешности позиционирования Δχ2, как разности требуемых и фактических координат реперных точек, и применение этого определения для управления манипулятором (формула 4 и последующие) являются оригинальными.
The coordinates of the reference points χ, their required values of χ tr and positioning error Δχ are interconnected by the ratio:
χ mp = χ + Δχ. (5)
The coordinates of the reference points χ on the last link of the manipulator are its design parameters. Thus, by measuring at any position of the links of the manipulator φ 1 , φ 2 ,. . . , φ 6 the positioning error Δχ, from relation (5) we can determine the required coordinates of the reference points χ mp , and using relation (4) - the coordinates of the manipulator links required for precise positioning φ 1 tr , φ 2 tr,. . . , φ 6 tr . The determination of the positioning error Δχ 2 as the difference between the required and actual coordinates of the reference points, and the application of this definition to control the manipulator (formula 4 and subsequent) are original.

Соотношение (4) представляют собой матричное уравнение относительно неизвестной матрицы А ( φ1 тр, φ2 тр, . . . , φ6 тр). В этом уравнении шесть неизвестных φ1 тр, φ2 тр, . . . , φ6 тр, а количество скалярных уравнений равно количеству элементов в трех первых строках матриц - произведений А · χтр и А · χ. Если в матрицах χ и χтриспользуется по одному столбцу, то получим три скалярных уравнений с шестью неизвестными (неопределенная система). При двух столбцах в матрице χ получим шесть уравнений относительно шести неизвестных.Relation (4) is a matrix equation for an unknown matrix A (φ 1 tr , φ 2 tr , ... , φ 6 tr ). In this equation, six unknowns are φ 1 tr , φ 2 tr,. . . , φ 6 tr , and the number of scalar equations is equal to the number of elements in the first three rows of the matrices - the products A · χ tr and A · χ. If the matrices χ and χ tr use one column each, then we obtain three scalar equations with six unknowns (indefinite system). For two columns in the matrix χ we obtain six equations with respect to six unknowns.

Однако система остается неопределенной по физическому смыслу, поскольку совмещение двух точек означает совмещение только одной прямой рабочего органа и одной прямой объекта, чего недостаточно для полного решения задачи позиционирования. В общем случае имеем в матрицах χ и χтр три столбца (координаты трех реперных точек) и соответственно систему из девяти скалярных уравнений относительно шести неизвестных. Однако независимых уравнений в этой системе только шесть. Система определена полностью.However, the system remains uncertain in physical sense, since the combination of two points means the combination of only one direct working body and one straight object, which is not enough to completely solve the positioning problem. In the general case, we have three columns in the matrices χ and χ mp (the coordinates of three reference points) and, accordingly, a system of nine scalar equations with respect to six unknowns. However, there are only six independent equations in this system. The system is fully defined.

Система уравнений (4) для трех реперных точек определяет зависимость требуемых координат звеньев манипулятора φj т от требуемых координат реперных точек:
φj тр = fj( χтр). (6)
За счет измерения погрешности позиционирования ΔX и применения системы уравнений (4) для управления звеньями манипулятора можно решить основную задачу - повысить точность позиционирования погрузочного манипулятора. Однако прямое использование полученного результата без каких-либо ограничений затруднительно по двум причинам. Первая причина заключается в том, что предлагаемую систему трудно обеспечить датчиками, измеряющими погрешность позиционирования во всем диапазоне ее возможных значений (от единиц миллиметров до единиц метров) с высокой точностью.
The system of equations (4) for three reference points determines the dependence of the required coordinates of the manipulator links φ j t on the required coordinates of the reference points:
φ j mp = f jmp ). (6)
By measuring the positioning error ΔX and applying the system of equations (4) to control the links of the manipulator, we can solve the main problem - to increase the accuracy of the positioning of the loading manipulator. However, the direct use of the result without any restrictions is difficult for two reasons. The first reason is that the proposed system is difficult to provide with sensors that measure the positioning error in the entire range of its possible values (from units of millimeters to units of meters) with high accuracy.

Вторая причина заключается в резком усложнении системы управления по сравнению с прототипом. Устройство управления прототипа (и других манипуляторов аналогичной сложности) представляет собой простейший цифровой автомат, а для решения системы нелинейных алгебраических уравнений (4) необходим полноценный цифровой процессор. Смысл предлагаемого далее решения задачи состоит в том, чтобы получить необходимое для управления манипулятором решения системы уравнений (4) возможно более простым путем. The second reason is a sharp complication of the control system compared to the prototype. The prototype control device (and other manipulators of similar complexity) is a simple digital machine, and a full-fledged digital processor is required to solve a system of nonlinear algebraic equations (4). The meaning of the solution to the problem proposed below is to obtain the solution to the system of equations (4) necessary for manipulating the manipulator in a simpler way.

Решающим моментом, облегчающим решение системы уравнений (4), является тот факт, что транспортно-погрузочный манипулятор высокой точности, должен обеспечивать высокую точность позиционирования только при одном (конечном) положении рабочего органа на объекте, в той точке, куда доставляется груз. Это обстоятельство можно использовать для упрощения задачи выбора датчиков и решения системы уравнений (4). The decisive moment facilitating the solution of the system of equations (4) is the fact that the transport and loading manipulator with high accuracy should ensure high positioning accuracy only with one (final) position of the working body on the object, at the point where the cargo is delivered. This circumstance can be used to simplify the problem of selecting sensors and solving the system of equations (4).

С помощью программного управления рабочий орган подводится к конечному положению возможно ближе, но с погрешностью, не меньшей погрешности позиционирования манипулятора относительно объекта (ПМО). Далее управление осуществляется по закону точного позиционирования (6) до достижения конечного положения. Приближение рабочего органа к конечному положению снимает оба ограничения, на применение закона управления (6) упомянутые выше. Во-первых, ограничивается диапазон действия датчиков, измеряющих погрешность позиционирования и, следовательно, упрощается проблема выбора датчиков. Во-вторых, ограничивается диапазон значений переменных, при которых необходимо решать систему уравнений (4). Using software control, the working body is brought to the final position as close as possible, but with an error not less than the positioning error of the manipulator relative to the object (PMO). Further control is carried out according to the law of precise positioning (6) until the end position is reached. The approach of the working body to the final position removes both restrictions on the application of the control law (6) mentioned above. Firstly, the range of sensors that measure the positioning error is limited and, therefore, the problem of selecting sensors is simplified. Secondly, the range of values of variables for which it is necessary to solve the system of equations (4) is limited.

На малом расстоянии от конечного положения рабочего органа решение (6) системы уравнений (4) допускает линеаризацию по своим аргументам:
φ т j = fj(χ)+

Figure 00000020
Figure 00000021
Δxk, (7) где χ - матрица координат реперных точек рабочего органа при таком положении звеньев манипулятора φ1, φ2, . . . , φ6, которое обеспечивает достаточную малость их расстояния до заданных координат χтр;
хк - элемент матрицы х, одна из координат реперных точек;
Figure 00000022
- частные производные решений системы (4) по координатам реперных точек. Согласно (4):
fj(X) = φj, тогда:
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
, или
φ т j p=
Figure 00000026
Figure 00000027
Δxk . (8)
Цель изобретения достигается тем, что в устройство для управления автоматическим транспортно-погрузочным манипулятором, содержащее коммутатор, реверсивный счетчик, первый блок задания программы, датчик технологического оборудования, триггеры первой группы, привода первой группы, датчики положения первой группы и первый элемент И, с первого по третий входы которого соединен с выходами датчиков положения первой группы, входы которой подключены к выходам приводов первой группы, с первого по третий выходы первого блока задания программы соединены с входами триггеров первой группы, а четвертый выход - с входом датчика технологического оборудования, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, введены второй блок задания программы, таймер, второй элемент И, триггеры второй группы, переключатели первой и второй групп, приводы второй группы, датчики положения второй группы, измеритель погрешности позиционирования и сумматоры первой и второй групп, входы каждого из которых подключены к шести выходам измерителя погрешности позиционирования, выходы сумматоров первой и второй групп соединены с первыми информационными входами переключателей соответственно первой и второй групп, вторые информационные входы которых подключены к выходам соответственно триггеров первой группы и второй группы, входы которой соединены с первым и третьим выходами второго блока задания программы, четвертый выход которого подключен к входу таймера, выход которого соединен с управляющими входами переключателей первой и второй групп, а также с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, выход - к третьим входам реверсивного счетчика и коммутатора, а третий, четвертый и пятый входы - к выходам датчиков положения второй группы, входы которой соединены с выходами приводов второй группы, входы которой подключены к выходам переключателей второй группы, а выходы переключателей первой группы соединены с входами приводов первой группы.At a small distance from the final position of the working body, the solution (6) of the system of equations (4) allows linearization in its arguments:
φ t j = f j (χ) +
Figure 00000020
Figure 00000021
Δx k , (7) where χ is the coordinate matrix of the reference points of the working body at this position of the manipulator links φ 1 , φ 2 ,. . . , φ 6 , which provides a sufficient smallness of their distance to the given coordinates χ tr ;
x to - an element of the matrix x, one of the coordinates of the reference points;
Figure 00000022
- partial derivatives of the solutions of system (4) with respect to the coordinates of the reference points. According to (4):
f j (X) = φ j , then:
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
, or
φ t j p =
Figure 00000026
Figure 00000027
Δx k . (8)
The purpose of the invention is achieved in that in a device for controlling an automatic transport and handling manipulator, comprising a switch, a reversing counter, a first program setting unit, a process equipment sensor, triggers of the first group, a drive of the first group, position sensors of the first group and the first element And, from the first the third inputs of which are connected to the outputs of the position sensors of the first group, the inputs of which are connected to the outputs of the drives of the first group, from the first to third outputs of the first block of the program task connected to the inputs of the triggers of the first group, and the fourth output - with the input of the sensor of technological equipment, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the switch, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the reversible counter, the second task unit is introduced programs, timer, second element AND, triggers of the second group, switches of the first and second groups, drives of the second group, position sensors of the second group, positioning error meter and totalizers of the first and second groups, the inputs of each of which are connected to six outputs of the positioning error meter, the outputs of the adders of the first and second groups are connected to the first information inputs of the switches of the first and second groups, the second information inputs of which are connected to the outputs of the triggers of the first group and second group, respectively , the inputs of which are connected to the first and third outputs of the second block of the program task, the fourth output of which is connected to the timer input, the output of which is connected to the control inputs of the switches of the first and second groups, as well as with the first input of the second element And, the second input of which is connected to the output of the first element And, the output - to the third inputs of the reversible counter and switch, and the third, fourth and fifth inputs - to the outputs of the second position sensors group, the inputs of which are connected to the outputs of the drives of the second group, the inputs of which are connected to the outputs of the switches of the second group, and the outputs of the switches of the first group are connected to the inputs of the drives of the first group.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления автоматическим транспортно-погрузочным манипулятором. Она содержит реверсивный счетчик 1, коммутатор 2, датчик 3 технологического оборудования, первый 4 и второй 5 блоки задания программы, первую 6 и вторую 7 группы триггеров, первую 8 и вторую 9 группы переключателей, таймер 10, первую 11 и вторую 12 группы приводов, первую 13 и вторую 14 группы датчиков положения, первый 15 и второй 16 элементы И, первую 17 и вторую 18 группы сумматоров и измеритель 19 погрешности позиционирования. The drawing shows a functional diagram of a device for controlling an automatic transport and handling manipulator. It contains a reversible counter 1, a switch 2, a sensor 3 of technological equipment, the first 4 and second 5 blocks of the job program, the first 6 and second 7 groups of triggers, the first 8 and second 9 groups of switches, timer 10, first 11 and second 12 groups of drives, the first 13 and second 14 groups of position sensors, the first 15 and second 16 elements And, the first 17 and second 18 groups of adders and the meter 19 positioning error.

Устройство для управления автоматическим транспортно-погрузочным манипулятором работает в двух режимах:
режим I программного позиционирования, соответствующий работе прототипа;
режим II, предлагаемый для решений задачи точного позиционирования.
The device for controlling the automatic transport and handling manipulator operates in two modes:
mode I software positioning corresponding to the operation of the prototype;
mode II, proposed for solving the problem of precise positioning.

Переключение с режима I на режим II выполняется сигналом таймера 10, который включается сигналом второго блока 5 задания программы на время, необходимое для выполнения точного позиционирования и необходимых технологических операций в этом режиме. Switching from mode I to mode II is performed by the signal of the timer 10, which is turned on by the signal of the second block 5 of the program job for the time necessary to perform accurate positioning and the necessary technological operations in this mode.

В режиме I переключатели первой 8 и второй 9 групп пропускают на приводы первой 11 и второй 12 групп сигналы управления с триггеров первой 6 и второй 7 групп, а на второй элемент И 16 таймер 10 выдает сигнал логической единицы. В режиме II сигнал таймера 10 переключает приводы первой 11 и второй 12 групп с первой 6 и второй 7 групп триггеров на первую 17 и вторую 18 группы сумматоров и блокирует сигналом логического нуля работу второго элемента И 16. In mode I, the switches of the first 8 and second 9 groups pass control signals from the triggers of the first 6 and second 7 groups to the drives of the first 11 and second 12 groups, and timer 10 generates a logical unit signal to the second element And 16. In mode II, the signal of the timer 10 switches the drives of the first 11 and second 12 groups from the first 6 and second 7 groups of triggers to the first 17 and second 18 groups of adders and blocks the operation of the second element And 16 with a logic zero signal.

В режиме I обеспечивается отработка манипулятором программы, которую ему задают первый 4 и второй 5 блоки задания программы (в предлагаемом устройстве для управления количество приводов увеличено по сравнению с прототипом с 3 до 6, чтобы обеспечить управление ориентацией рабочего органа). Эта программа представляет собой ряд фиксированных наборов координат звеньев манипулятора. In mode I, the manipulator works out the program that is assigned to it by the first 4 and second 5 blocks of the program task (in the proposed control device, the number of drives is increased in comparison with the prototype from 3 to 6 to provide control of the working body orientation). This program is a series of fixed sets of coordinates of manipulator links.

Отработка этих фиксированных наборов осуществляется следующим образом. Все наборы фиксированных координат занумерованы: 0, 1, 2, . . . Первый 4 и второй 5 блоки задания программы выдают на приводы первой 13 и второй 14 групп тот набор координат, номер которого указывает реверсивный счетчик 1. В зависимости от состояния датчика 3 технологического оборудования и коммутатора 2 для реверсивного счетчика возможны два режима работы: суммирующий и вычитающий. Группы 6, 7, 13 и 14 и элементы 15 и 16 ограничивают скорость прохождения программы так, чтобы каждый набоp фиксированных координат успевал отрабатываться с необходимой точностью. The development of these fixed sets is as follows. All sets of fixed coordinates are numbered: 0, 1, 2,. . . The first 4 and second 5 blocks of the program assignment give out to the drives of the first 13 and second 14 groups that set of coordinates, the number of which indicates the reversible counter 1. Depending on the state of the sensor 3 of the technological equipment and switch 2, two operating modes are possible: summing and subtracting . Groups 6, 7, 13 and 14 and elements 15 and 16 limit the speed of the program so that each set of fixed coordinates has time to work out with the necessary accuracy.

Для осуществления такого контроля при выдаче каждого очередного набора координат устанавливают триггеры первой 6 и второй 7 групп в единичное состояние тех приводов, координаты которых изменяются. Приводы отрабатывают новые координаты до тех пор, пока датчики положения первой 13 и второй 14 групп не зафиксируют, что все приводы пришли на заданные координаты. Сигналы с групп 13 и 14 датчиков положения устанавливают триггеры первой 6 и второй 7 групп в нулевое состояние и передаются на первый 15 и второй 16 элементы И. Элементы И 15 и 16 после окончания отработки всех заданных координат разрешает коммутатору 2 произвести изменение состояния реверсивного счетчика 1 (+1 или -1) и перейти к отработке очередного набора координат. To carry out such control, when issuing each next set of coordinates, the triggers of the first 6 and second 7 groups are set to the single state of those drives whose coordinates are changed. The drives work out new coordinates until the position sensors of the first 13 and second 14 groups record that all the drives have arrived at the given coordinates. The signals from groups 13 and 14 of the position sensors set the triggers of the first 6 and second 7 groups to zero and are transmitted to the first 15 and second 16 elements I. Elements I 15 and 16 after the completion of working out all the given coordinates allows the switch 2 to change the state of the reverse counter 1 (+1 or -1) and go to work out the next set of coordinates.

Режим I работы манипулятора для некоторых приложений является неприемлемым из-за наличия погрешности позиционирования манипулятора относительно объекта. Этот недостаток устраняется при работе в режиме II следующим образом. В точках программы, в которых необходимо обеспечить более точное позиционирование, второй блок 5 задания программы запускают таймер 10, который сигналом логического "0" переключает с помощью переключателей первой 8 и второй 9 групп все приводы первой 11 и второй 12 групп от системы грубого позиционирования на систему точного позиционирования, т. е. подключает к выходам коммутаторов первой 17 и второй 18 групп. Это позволяет реализовать формулу (8) для вычисления погрешностей координат звеньев. The manipulator operation mode I is unacceptable for some applications due to the presence of an error in the positioning of the manipulator relative to the object. This disadvantage is eliminated when operating in mode II as follows. At points of the program where it is necessary to provide more accurate positioning, the second block 5 of the program task starts the timer 10, which switches with the logical "0" using the switches of the first 8 and second 9 groups all the drives of the first 11 and second 12 groups from the rough positioning system to an accurate positioning system, that is, it connects to the outputs of the switches of the first 17 and second 18 groups. This allows you to implement formula (8) for calculating the errors of the coordinates of the links.

Каждый из сумматоров вычисляет поправку координаты Δφj тр для соответствующего звена манипулятора в соответствии с зависимостью (8). Каждый из приводов, на который поступает сигнал

Figure 00000028
> εj (ε - зона нечувствительности привода), отрабатывает ошибку положения соответствующего звена. В результате все соответствующие ошибки позиционирования Δ хк стремятся к нулю, а при условии:
Figure 00000029
< εj, j =
Figure 00000030

все составляющие ошибки позиционирования оказываются достаточно малыми. Их отработка прекращается по сигналу таймера 10, который сигналом логической "1" вновь возвращает устройство в режим программного управления (режим I).Each of the adders calculates the coordinate correction Δφ j tr for the corresponding link of the manipulator in accordance with the dependence (8). Each of the drives that receives the signal
Figure 00000028
> ε j (ε is the drive deadband), fulfills the position error of the corresponding link. As a result, all relevant positioning errors Δ x k tend to zero, and provided:
Figure 00000029
j , j =
Figure 00000030

all components of positioning errors turn out to be quite small. Their development is terminated by the signal of timer 10, which, with a logical "1" signal, returns the device to program control mode (mode I).

Изобретение позволяет повысить точность позиционирования рабочего органа манипулятора относительно объекта, на который доставляется груз. Моделирование на ЭЦВМ показывает, что погрешность позиционирования автоматического транспортно-погрузочного манипулятора для некоторых случаев применения может быть уменьшена в 5 . . . 10 раз (от 50 до 5 мм). Это, в свою очередь, приводит к повышению производительности, надежности и безопасности работы манипулятора. (56) Авторское свидетельство СССР N 1442392, кл. B 25 J 9/00, 1987. The invention improves the accuracy of positioning of the working body of the manipulator relative to the object on which the cargo is delivered. Simulation on a digital computer shows that the positioning error of an automatic transport and handling manipulator for some applications can be reduced by 5. . . 10 times (from 50 to 5 mm). This, in turn, leads to increased productivity, reliability and safety of the manipulator. (56) Copyright certificate of the USSR N 1442392, cl. B 25 J 9/00, 1987.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИМ ТРАНСПОРТНО-ПОГРУЗОЧНЫМ МАНИПУЛЯТОРОМ , содеpжащее коммутатоp, pевеpсивный счетчик, пеpвый блок задания пpогpаммы, датчик технологического обоpудования, тpиггеpы пеpвой гpуппы, пpивода пеpвой гpуппы, датчики положения пеpвой гpуппы и пеpвый элемент И, с пеpвого по тpетий входы котоpого соединены с выходами датчиков положения пеpвой гpуппы, входы котоpой подключены к выходам пpиводов пеpвой гpуппы, с пеpвого по тpетий выходы пеpвого блока задания пpогpаммы соединены с входами тpиггеpов пеpвой гpуппы, а четвеpтый выход - с входом датчика технологического обоpудования, пеpвый и втоpой выходы котоpого подключены соответственно к пеpвому и втоpому входам коммутатоpа, пеpвый и втоpой выходы котоpого соединены соответственно с пеpвым и втоpым входами pевеpсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности позициониpования pабочего оpгана манипулятоpа, в него введены втоpой блок задания пpогpаммы, таймеp, втоpой элемент И, тpиггеpы втоpой гpуппы, пеpеключатели пеpвой и втоpой гpупп, пpиводы, измеpитель погpешности позициониpования и сумматоpы пеpвой и втоpой гpупп, входы каждого из котоpых подключены к шести выходам измеpителя погpешности позициониpования, выходы сумматоpов пеpвой и втоpой гpупп соединены с пеpвыми инфоpмационными входами пеpеключателей соответственно пеpвой и втоpой гpупп, втоpые инфоpмационные входы котоpых подключены к выходам соответственно тpиггеpов пеpвой гpуппы и втоpой гpуппы, входы котоpой соединены с пеpым, втоpым и тpетьим выходами втоpого блока задания пpогpаммы, четвеpтый выход котоpого пеpеключен к входу таймеpа, выход котоpого соединен с упpавляющими входами пеpеключателей пеpвой и втоpой гpупп, а также с пеpвым входом втоpого элемента И, втоpой вход котоpого подключен к выходу пеpвого элемента И, выход - к тpетьим входам pевеpсивного счетчика и коммутатоpа, а тpетий, четвеpтый и пятый входы - к выходам датчиков положения втоpой гpуппы, входы котоpой соединены с выходами пpиводов втоpой гpуппы, входы котоpой подключены к выходам пеpеключателей втоpой гpуппы, а выходы пеpеключателей пеpвой гpуппы соединены с входами пpиводов пеpвой гpуппы. DEVICE FOR CONTROLLING AUTOMATIC TRANSPORT AND LOADING MANIPULATOR, containing a switch, a reversible counter, the first block of the program setting, a process equipment sensor, a relay, first group position sensors, the inputs of which are connected to the outputs of the first group outputs, from the first to third outputs of the first program unit are connected to the inputs of the first group of triggers, and the fourth move - with the input of the technological equipment sensor, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the switch, the first and second outputs of which are connected respectively with the first and second inputs of the reversible counter, which is used to increase the accuracy , it includes the second program unit, timer, second AND element, second group triggers, first and second group switches, drives, positioning error meter, and first and second totals the first group, the inputs of each of which are connected to the six outputs of the positioning error meter, the outputs of the first and second group adders are connected to the first information inputs of the switches, respectively, the first and second inputs, and the second information outputs connected to the first, second and third outputs of the second block of the program definition, the fourth output of which is switched to the input of the timer, the output of which is connected to the control inputs of the switch the first and second groups, as well as with the first input of the second AND element, the second input of which is connected to the output of the first AND element, the output to the third inputs of the reversible counter and switch, and the third, fourth and fifth inputs to the outputs of the second position sensor the inputs of which are connected to the outputs of the drives of the second group, the inputs of which are connected to the outputs of the switches of the second group, and the outputs of the switches of the first group are connected to the inputs of the drives of the first group.
SU4888583 1990-12-07 1990-12-07 Automatic handling manipulator control device RU2009883C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4888583 RU2009883C1 (en) 1990-12-07 1990-12-07 Automatic handling manipulator control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4888583 RU2009883C1 (en) 1990-12-07 1990-12-07 Automatic handling manipulator control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009883C1 true RU2009883C1 (en) 1994-03-30

Family

ID=21548671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4888583 RU2009883C1 (en) 1990-12-07 1990-12-07 Automatic handling manipulator control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009883C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gautier et al. On the identification of the inertial parameters of robots
EP0128355B1 (en) Dynamic control for manipulator
JP2713899B2 (en) Robot equipment
EP0087198B1 (en) A method for preventing collision for two mutually movable bodies and an apparatus including an arrangement for preventing collision
US4166543A (en) Method and means for controlling an industrial robot
EP0232424B1 (en) Industrial robot
KR950000814B1 (en) Position teaching method and control apparatus for robot
JPS5840761B2 (en) Control device for human arm manipulator
RU2009883C1 (en) Automatic handling manipulator control device
Baron et al. The on-line direct kinematics of parallel manipulators under joint-sensor redundancy
JP2629291B2 (en) Manipulator learning control method
RU2725930C1 (en) Complex of mastering control of anthropomorphic robot manipulators
SU1005105A1 (en) Graphic data reading device
Liu et al. Embedded FPGA-based control of the HIT/DLR hand
JP3040878B2 (en) Three-dimensional interference check method and device
JPH02103603A (en) Positioning method by using programmable controller
Fodor et al. Hybrid position and force control algorithm expansion of a robot control system
WO2023167168A1 (en) Computation processing device
Armbruster et al. A Real-time Vision System for Industrial Application
SU1569233A1 (en) Sensitized hand joint for robot
Lauer et al. Transputer network controls robot axes
Pudney Surface following for manipulators with proximity sensors
SU824143A1 (en) Device for control of manipulator group
JPS6347579B2 (en)
JPS6228872A (en) Trigonometric function generating processor