RU2257288C1 - Device for control of robot actuator - Google Patents

Device for control of robot actuator Download PDF

Info

Publication number
RU2257288C1
RU2257288C1 RU2004109284/02A RU2004109284A RU2257288C1 RU 2257288 C1 RU2257288 C1 RU 2257288C1 RU 2004109284/02 A RU2004109284/02 A RU 2004109284/02A RU 2004109284 A RU2004109284 A RU 2004109284A RU 2257288 C1 RU2257288 C1 RU 2257288C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
multiplication
sensor
Prior art date
Application number
RU2004109284/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Ф. Филаретов (RU)
В.Ф. Филаретов
Original Assignee
Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ИАПУ ДВО РАН)
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 Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ИАПУ ДВО РАН) filed Critical Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ИАПУ ДВО РАН)
Priority to RU2004109284/02A priority Critical patent/RU2257288C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2257288C1 publication Critical patent/RU2257288C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: robotics.
SUBSTANCE: device additionally has correcting devices that provide the extent of control quality to be invariant with respect to the variable parameters of loading.
EFFECT: improved precision of control.
3 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании приводов роботов.The invention relates to robotics and can be used to create robot drives.

Известно устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, приводящей в движение рейку, закрепленную неподвижно на основании робота, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и входу первого сумматора, третий вход - к выходу второго блока умножения, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные первый датчик положения и четвертый сумматор, второй вход которого подключен ко входу устройства, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости, квадратор и третий блок умножения, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход - со вторым входом второго блока умножения, причем выход датчика массы соединен со вторым входом первого блока умножения (см. патент РФ №2037173, БИ №16, 1995 г.).A device for controlling a robot drive is known, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through a reducer, with a gear driving a rail fixed motionless on the base of the robot, connected in series a relay block and a third adder, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the input of the relay block and the input of the first adder, the third input is to the output of the second block and multiplication, and the output to the second input of the second adder, the third input of which is connected to the output of the first adder, the first position sensor and the fourth adder are connected in series, the second input of which is connected to the device input, and the output to the second input of the first adder, connected in series to the second a speed sensor, a quadrator and a third multiplication unit, a mass sensor and a fifth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the constant signal source, and the output to the second input of the second multiplying the eye, the mass sensor output is connected to a second input of the first multiplier block (see. RF patent No. 2037173, BI No. 16, 1995).

Недостатком этого устройства является то, что оно эффективно только для конкретного исполнительного органа робота, имеющего три степени подвижности (выдвижение руки, поворот вертикальной стойки и вертикальное перемещение руки). Однако при этих трех степенях подвижности у робота мала рабочая зона (зона обслуживания). Если ввести два взаимно перпендикулярных движения вертикальной стойки в горизонтальной плоскости, то зона обслуживания робота при его движении в этой плоскости может быть существенно расширена. Однако в этом случае в соответствующих приводах появляются возмущающие моментные воздействия, значительно ухудшающие и показатели качества. Рассматриваемое устройство не обеспечит высокую динамическую точность управления новому роботу.The disadvantage of this device is that it is effective only for a specific executive body of the robot, which has three degrees of mobility (arm extension, rotation of the upright and vertical movement of the arm). However, with these three degrees of mobility, the robot has a small working area (service area). If you introduce two mutually perpendicular movements of the vertical rack in the horizontal plane, then the service area of the robot during its movement in this plane can be significantly expanded. However, in this case, perturbing moment effects appear in the corresponding drives, which significantly deteriorate the quality indicators. The device in question does not provide high dynamic control accuracy to the new robot.

Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, приводящей в движение рейку, закрепленную неподвижно на основании робота, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и входу первого сумматора, третий вход - к выходу второго блока умножения, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные первый датчик положения и четвертый сумматор, второй вход которого подключен ко входу устройства, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости, квадратор и третий блок умножения, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход - с первым входом второго блока умножения, причем выход датчика массы соединен со вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, синусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика ускорения и шестой сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, а выход - со вторым входом второго блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения (см. патент РФ №2212330, БИ №26, 2003 г.).A device for controlling a robot drive is also known, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, an amplifier and an engine connected to the first speed sensor directly and through a reducer, with a gear driving a rail fixed motionless on the base of the robot, in series connected relay unit and a third adder, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the input of the relay unit and the input of the first adder, the third input to the output of the second about the multiplication unit, and the output to the second input of the second adder, the third input of which is connected to the output of the first adder, the first position sensor and the fourth adder are connected in series, the second input of which is connected to the device input, and the output to the second input of the first adder, connected in series a second speed sensor, a quadrator and a third multiplication unit, a mass sensor and a fifth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the constant signal source, and the output to the first input the first multiplication unit, the output of the mass sensor being connected to the second input of the first multiplying unit, the second position sensor, a sine function converter, the fourth multiplying unit, the second input of which is connected to the output of the acceleration sensor and the sixth adder, the second input of which is connected to the output of the third unit multiplication, and the output with the second input of the second multiplication block, and the second input of the third multiplication block through a cosine functional converter is connected to the output of the second sensor and provisions (see RF patent No. 2212330, BI No. 26, 2003).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению. Однако в этом устройстве не учитывается, полагаясь малой, электрическая постоянная времени электродвигателя. В результате известная система уже не обеспечивает высокую точность управления и возникает задача более точного учета всех воздействий на рассматриваемый привод робота с учетом этой электрической постоянной времени для более точной компенсации этих вредных моментных воздействий за счет введения дополнительных сигналов коррекции.This device in its technical essence is the closest to the proposed invention. However, this device does not take into account, relying on a small, electric time constant of the electric motor. As a result, the known system no longer provides high control accuracy, and the problem arises of more accurately taking into account all the effects on the robot drive in question, taking into account this electric time constant, to more accurately compensate for these harmful torque effects by introducing additional correction signals.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его динамических моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора по всем четырем рассматриваемым степеням подвижности и, тем самым, повышение динамической точности его управления.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure complete invariance of the dynamic properties of the electric drive to continuous and rapid changes in its dynamic moment load characteristics when the manipulator moves along all four degrees of mobility under consideration and, thereby, increase the dynamic accuracy of its control.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в получении дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход привода, который обеспечивает получение дополнительного моментного воздействия, компенсирующего вредное моментное воздействие со стороны остальных степеней подвижности на качественные показатели работы рассматриваемого привода.The technical result that can be obtained by implementing the claimed technical solution is expressed in obtaining an additional control signal supplied to the input of the drive, which provides an additional moment effect, compensating for the harmful moment effect from the remaining degrees of mobility on the quality performance of the drive in question.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, приводящей в движение рейку, закрепленную неподвижно на основании робота, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и входу первого сумматора, третий вход - к выходу второго блока умножения, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные первый датчик положения и четвертый сумматор, второй вход которого подключен ко входу устройства, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости, квадратор и третий блок умножения, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход - с первым входом второго блока умножения, причем выход датчика массы соединен со вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, синусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика ускорения и шестой сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, а выход - со вторым входом второго блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, дополнительно введены последовательно соединенные дифференциатор, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, и шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом синусного функционального преобразователя, а выход - с третьим входом шестого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и первому входу пятого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом квадратора, а второй вход - к выходу датчика ускорения и входу дифференциатора, и восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя, а выход - к четвертому входу шестого сумматора, а также второй датчик ускорения, механически соединенный входом с выходным валом двигателя, а выходом - с четвертым входом второго сумматора.The problem is solved in that in the device for controlling the robot drive, containing in series connected the first adder, the first multiplication unit, the second adder, the amplifier and the motor connected to the first speed sensor directly and through the gearbox with a gear that drives the rack fixed motionless based on the robot, the relay unit and the third adder are connected in series, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the input of the relay unit and the input of the first adder, the first input is to the output of the second multiplication unit, and the output is to the second input of the second adder, the third input of which is connected to the output of the first adder, the first position sensor and the fourth adder are connected in series, the second input of which is connected to the device input, and the output to the second input the first adder, the second speed sensor, the quadrator and the third multiplication unit connected in series, the mass sensor and the fifth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the constant signal source, and the output od - with the first input of the second multiplication unit, and the output of the mass sensor is connected to the second input of the first multiplication unit, a second position sensor, a sine function converter, a fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the acceleration sensor and the sixth adder, the second input of which is connected in series connected to the output of the third block of multiplication, and the output to the second input of the second block of multiplication, and the second input of the third block of multiplication through a cosine functional converter to the output of the second position sensor, a differentiator, a seventh adder, the second input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit, and a sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sine function converter, and the output to the third input of the sixth adder, are sequentially introduced in series connected to the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor and the first input of the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of drato, and the second input is to the output of the acceleration sensor and the input of the differentiator, and the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the cosine functional converter, and the output to the fourth input of the sixth adder, as well as the second acceleration sensor, mechanically connected by the input to the output shaft engine, and the output - with the fourth input of the second adder.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution and the essential features of the analogue and prototype indicates its compliance with the criterion of "novelty."

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают высокую точность и устойчивость рассматриваемого привода робота в условиях существенного изменения параметров нагрузки.At the same time, the distinguishing features of the claims provide high accuracy and stability of the considered robot drive under conditions of a significant change in load parameters.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - кинематическая схема исполнительного органа робота; а на фиг.3 - вид кинематической схемы исполнительного органа робота сверху.Figure 1 presents the functional diagram of the device; figure 2 is a kinematic diagram of the Executive body of the robot; and figure 3 is a view of the kinematic diagram of the Executive body of the robot from above.

Устройство для управления приводом робота содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, первый блок 2 умножения, второй сумматор 3, усилитель 4 и двигатель 5, связанный с первым датчиком скорости 6 непосредственно и через редуктор 7 - с шестерней 8, приводящей в движение рейку, закрепленную неподвижно на основании робота, последовательно соединенные релейный блок 9 и третий сумматор 10, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 6 скорости, входу релейного блока 9 и первому входу первого сумматора 1, третий вход - к выходу второго блока 11 умножения, а выход - ко второму входу второго сумматора 3, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора 1, последовательно соединенные первый датчик 12 положения и четвертый сумматор 13, второй вход которого подключен ко входу устройства, а выход - ко второму входу первого сумматора 1, последовательно соединенные второй датчик 14 скорости, квадратор 15 и третий блок 16 умножения, последовательно соединенные датчик 17 массы и пятый сумматор 18, второй вход которого соединен с выходом источника 19 постоянного сигнала, а выход - с первым входом второго блока 11 умножения, причем выход датчика 17 массы соединен со вторым входом первого блока 2 умножения, последовательно соединенные второй датчик 20 положения, синусный функциональный преобразователь 21, четвертый блок 22 умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика 23 ускорения и шестой сумматор 24, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 16 умножения, а выход - со вторым входом второго блока 11 умножения, причем второй вход третьего блока 16 умножения через косинусный функциональный преобразователь 25 подключен к выходу второго датчика 20 положения, последовательно соединенные дифференциатор 26, седьмой сумматор 27, второй вход которого подключен к выходу пятого блока 28 умножения, и шестой блок 29 умножения, второй вход которого соединен с выходом синусного функционального преобразователя 21, а выход - с третьим входом шестого сумматора 24, последовательно соединенные седьмой блок 30 умножения, первый вход которого подключен к выходу второго датчика 14 скорости и первому входу пятого блока 28 умножения, второй вход которого соединен с выходом квадратора 15, а второй вход - к выходу датчика 23 ускорения и входу дифференциатора 26, и восьмой блок 31 умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя 25, а выход - к четвертому входу шестого сумматора 24, а также второй датчик ускорения 32, механически соединенный входом с выходным валом двигателя 5, а выходом - с четвертым входом второго сумматора 3.The device for controlling the drive of the robot contains a series-connected first adder 1, a first multiplication unit 2, a second adder 3, an amplifier 4 and an engine 5 connected to the first speed sensor 6 directly and through a reducer 7 with a gear 8 that drives the rack fixed motionless based on the robot, the relay unit 9 and the third adder 10 are connected in series, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor 6, the input of the relay unit 9 and the first input of the first adder 1, the third input is to the output of of the second multiplication unit 11, and the output goes to the second input of the second adder 3, the third input of which is connected to the output of the first adder 1, the first position sensor 12 and the fourth adder 13 are connected in series, the second input of which is connected to the input of the device, and the output to the second input the first adder 1, the second speed sensor 14, the quadrator 15 and the third multiplication unit 16 connected in series, the mass sensor 17 and the fifth adder 18, the second input of which is connected to the output of the constant signal source 19 in series, and the output - with the first input of the second multiplication unit 11, the output of the mass sensor 17 being connected to the second input of the first multiplying unit 2, the second position sensor 20 connected in series, a sine function converter 21, the fourth multiplying unit 22, the second input of which is connected to the output of the acceleration sensor 23 and the sixth adder 24, the second input of which is connected to the output of the third block 16 of multiplication, and the output to the second input of the second block 11 of multiplication, and the second input of the third block 16 of multiplication through the cosine functional transform Atelier 25 is connected to the output of the second position sensor 20, the differentiator 26 is connected in series, the seventh adder 27, the second input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit 28, and the sixth multiplication unit 29, the second input of which is connected to the output of the sine function converter 21, and the output is with the third input of the sixth adder 24, sequentially connected to the seventh multiplication unit 30, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor 14 and the first input of the fifth multiplication unit 28, the second input of which is connected to the output of the quadrator 15, and the second input to the output of the acceleration sensor 23 and the input of the differentiator 26, and the eighth multiplication unit 31, the second input of which is connected to the output of the cosine functional converter 25, and the output to the fourth input of the sixth adder 24, as well as the second acceleration sensor 32, mechanically connected with the input to the output shaft of the engine 5, and the output with the fourth input of the second adder 3.

Рассматриваемый привод управляет линейным перемещением в горизонтальной плоскости вертикальной стойки манипулятора (обобщенная координата q2). Конструкция робота позволяет осуществлять еще поворот вертикального звена (обобщенная координата q1), горизонтальное прямолинейное перемещение (обобщенная координата q3) и вертикальное прямолинейное перемещение (обобщенная координата q4).The drive in question controls linear movement in the horizontal plane of the vertical arm of the manipulator (generalized coordinate q 2 ). The design of the robot also allows rotation of the vertical link (generalized coordinate q 1 ), horizontal rectilinear movement (generalized coordinate q 3 ) and vertical rectilinear movement (generalized coordinate q 4 ).

На чертежах введены следующие обозначения:The following notation is introduced in the drawings:

αвх - сигнал желаемого значения координаты q2;α I - signal of the desired value of the coordinate q 2 ;

ε - ошибка привода (величина рассогласования);ε - drive error (mismatch value);

Figure 00000002
,
Figure 00000003
- скорость и ускорение первой обобщенной координаты;
Figure 00000002
,
Figure 00000003
- speed and acceleration of the first generalized coordinate;

m1, m4, mr - массы соответствующих звеньев исполнительного органа робота и захваченного груза;m 1 , m 4 , m r are the masses of the corresponding links of the executive body of the robot and the captured cargo;

l=const - расстояние от оси вращения горизонтального звена до его центра масс;l = const is the distance from the axis of rotation of the horizontal link to its center of mass;

lr=const - расстояние от оси вращения горизонтального звена до груза;l r = const is the distance from the axis of rotation of the horizontal link to the load;

Figure 00000004
,
Figure 00000005
- соответственно скорость и ускорение вращения ротора двигателя второй степени подвижности;
Figure 00000004
,
Figure 00000005
- respectively, the speed and acceleration of rotation of the rotor of the engine of the second degree of mobility;

U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления двигателем 5.U *, U - respectively, the amplified signal and the engine control signal 5.

Вертикальное звено в горизонтальной плоскости перемещается по координате q2 с помощью электропривода посредством передачи шестерня - рейка. Причем рейка установлена в основании робота, а шестерня 8 - на выходном валу редуктора 7 и имеет радиус r.The vertical link in the horizontal plane moves along the q 2 coordinate with the help of an electric drive by means of a gear-rack transmission. Moreover, the rail is installed at the base of the robot, and the gear 8 is on the output shaft of the gearbox 7 and has a radius r.

Несложно показать, что в процессе этого движения на рассматриваемый привод робота действует силаIt is easy to show that in the process of this movement, a force acts on the robot drive in question

Figure 00000006
Figure 00000006

Эта сила создает на выходном валу редуктора 7 момент, равныйThis force creates on the output shaft of the gearbox 7 a moment equal to

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
Where
Figure 00000008

С учетом соотношения (1), а также уравнений электрической

Figure 00000009
и механической
Figure 00000010
цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, рассматриваемый привод робота можно описать следующим дифференциальным уравнением:Taking into account relation (1), as well as the equations of electric
Figure 00000009
and mechanical
Figure 00000010
DC motor circuits with permanent magnets or independent excitation, the considered robot drive can be described by the following differential equation:

Figure 00000011
где R, L - соответственно активное и индуктивное сопротивления якорной цепи двигателя 5;
Figure 00000011
where R, L - respectively, the active and inductive resistances of the armature circuit of the engine 5;

J - момент инерции якоря двигателя и вращающихся частей редуктора, приведенных к валу двигателя;J is the moment of inertia of the motor armature and the rotating parts of the gearbox brought to the motor shaft;

kм - коэффициент крутящего момента;k m - torque coefficient;

kw - коэффициент противоЭДС;k w is the coefficient of counter-EMF;

kв - коэффициент вязкого трения;k in - coefficient of viscous friction;

iр - передаточное отношение редуктора;i p - gear ratio;

Мcтр - момент сухого трения;M pp - the moment of dry friction;

ky - коэффициент усиления усилителя 4;k y is the gain of the amplifier 4;

i - ток якоря двигателя 5;i is the armature current of the motor 5;

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Из (3) видно, что параметры этого уравнения, а следовательно, параметры и динамические свойства привода, управляющего координатой q2 являются существенно переменными, зависящими от q1,

Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
и mг. В результате для реализации поставленной выше задачи необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое стабилизировало бы параметры привода таким образом, чтобы он описывался дифференциальным уравнением с постоянными желаемыми параметрами.From (3) it can be seen that the parameters of this equation, and therefore the parameters and dynamic properties of the drive controlling the coordinate q 2, are essentially variable, depending on q 1 ,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
and m g . As a result, in order to accomplish the task set above, it is necessary to form such a corrective device that would stabilize the drive parameters so that it is described by a differential equation with constant desired parameters.

Второй положительный вход сумматора 1 (со стороны сумматора 13) имеет единичный коэффициент усиления, а его первый отрицательный вход - коэффициент усиления kw/ky. Следовательно, на выходе сумматора 1 формируется сигнал

Figure 00000017
.The second positive input of the adder 1 (from the adder 13 side) has a unity gain, and its first negative input has a gain k w / k y . Therefore, at the output of the adder 1, a signal is generated
Figure 00000017
.

Источник 19 постоянного сигнала формирует сигнал m1. Первый положительный вход сумматора 18 (со стороны датчика 17) имеет коэффициент усиления lгr/ip, а его второй положительный вход - коэффициент усиления lr/ip. В результате на выходе сумматора 18 формируется сигнал

Figure 00000018
.A constant signal source 19 generates a signal m 1 . The first positive input of the adder 18 (from sensor 17) has a gain g l r / i p, and its second positive input - gain lr / i p. As a result, at the output of the adder 18, a signal is generated
Figure 00000018
.

Датчик 20, 14 и 23 установлены в первой степени подвижности робота (фиг.2) и соответственно измеряют координаты q1,

Figure 00000019
,
Figure 00000020
. B результате на выходе блока 22 умножения формируется сигнал
Figure 00000021
, а на выходе блока 16 умножения - сигнал
Figure 00000022
. Первый отрицательный (со стороны дифференциатора 26) и второй положительный входы сумматора 27 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока умножения 29 формируется сигнал
Figure 00000023
The sensor 20, 14 and 23 are installed in the first degree of mobility of the robot (figure 2) and respectively measure the coordinates q 1 ,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
. As a result, a signal is generated at the output of the multiplication unit 22
Figure 00000021
, and at the output of block 16 multiplication - a signal
Figure 00000022
. The first negative (from the side of the differentiator 26) and the second positive inputs of the adder 27 have unity gain. As a result, a signal is generated at the output of the multiplication unit 29
Figure 00000023

Первый и второй отрицательные (соответственно со стороны блоков 22 и 16 умножения), входы сумматора 24 имеют единичные коэффициенты усиления, третий положительный (со стороны блока 29 умножения) - коэффициент усиления, равный L/R, а четвертый отрицательный (со стороны блока 31 умножения), на вход которого поступает сигнал

Figure 00000024
- коэффициент усиления, равный 3L/R. В результате на выходе блока 11 умножения формируется сигналThe first and second are negative (respectively from the side of multiplication blocks 22 and 16), the inputs of the adder 24 have unity gain, the third positive (from the side of multiplication block 29) is a gain equal to L / R, and the fourth is negative (from the side of multiplication block 31 ), the input of which receives a signal
Figure 00000024
- gain equal to 3L / R. As a result, a signal is generated at the output of the multiplication unit 11

Figure 00000025
Figure 00000025

Первый (со стороны релейного элемента 9) и третий (со стороны блока 11) положительные входы третьего сумматора 10 имеют единичные коэффициенты усиления, а его второй положительный вход - коэффициент усиления, равный

Figure 00000026
. В результате на выходе этого сумматора формируется сигналThe first (from the side of the relay element 9) and the third (from the side of block 11) the positive inputs of the third adder 10 have unit gains, and its second positive input has a gain equal to
Figure 00000026
. As a result, a signal is generated at the output of this adder

Figure 00000027
Figure 00000027

Выходной сигнал релейного элемента 9 с нулевой нейтральной точкой имеет видThe output signal of the relay element 9 with a neutral zero point has the form

Figure 00000028
Figure 00000028

где

Figure 00000029
- величина момента сухого трения при движении.Where
Figure 00000029
- the value of the moment of dry friction during movement.

Все входы сумматора 3 - положительные. Его первый вход (со стороны блока 2) имеет коэффициент усиления

Figure 00000030
(где Jн - номинальное значение момента инерции, приведенного к валу электродвигателя 5), второй (со стороны сумматора 10) - коэффициент усиления, равный
Figure 00000031
, третий (со стороны сумматора 1) - коэффициент усиления
Figure 00000032
а четвертый - коэффициент усиления
Figure 00000033
.All inputs of adder 3 are positive. Its first input (from the side of block 2) has a gain
Figure 00000030
(where J n is the nominal value of the moment of inertia reduced to the shaft of the electric motor 5), the second (from the adder 10) is the gain equal to
Figure 00000031
, the third (from the side of the adder 1) - gain
Figure 00000032
and the fourth is the gain
Figure 00000033
.

В результате на выходе сумматора 3 формируется сигналAs a result, at the output of the adder 3, a signal is generated

Figure 00000034
Figure 00000034

Несложно показать, что поскольку

Figure 00000035
при движении привода достаточно точно соответствует Мстр, то, подставив полученное значение U* (4) в соотношение (3), получим уравнениеIt is easy to show that since
Figure 00000035
when the drive moves quite accurately corresponds to M p , then, substituting the obtained value U * (4) in relation (3), we obtain the equation

Figure 00000036
Figure 00000036

которое имеет постоянные желаемые параметры. То есть рассматриваемый привод, управляющий координатой q2, будет обладать постоянными желаемыми динамическими свойствами и качественными показателями, которые определяются выбором желаемых значений ky, Jн.which has constant desired parameters. That is, the drive in question, controlling the coordinate q 2 , will have constant desired dynamic properties and quality indicators, which are determined by the choice of the desired values of k y , J n .

Claims (1)

Устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и двигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, приводящей в движение рейку, закрепленную неподвижно на основании робота, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и первому входу первого сумматора, третий вход - к выходу второго блока умножения, а выход - ко второму входу второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные первый датчик положения и четвертый сумматор, второй вход которого подключен ко входу устройства, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости, квадратор и третий блок умножения, последовательно соединенные датчик массы и пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного сигнала, а выход - с первым входом второго блока умножения, причем выход датчика массы соединен со вторым входом первого блока умножения, последовательно соединенные второй датчик положения, синусный функциональный преобразователь, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения и шестой сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, а выход - со вторым входом второго блока умножения, причем второй вход третьего блока умножения через косинусный функциональный преобразователь подключен к выходу второго датчика положения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные дифференциатор, седьмой сумматор, второй вход которого подключен к выходу пятого блока умножения, и шестой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом синусного функционального преобразователя, а выход - с третьим входом шестого сумматора, последовательно соединенные седьмой блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго датчика скорости и первому входу пятого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом квадратора, а второй вход - к выходу датчика ускорения и входу дифференциатора, и восьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу косинусного функционального преобразователя, а выход - к четвертому входу шестого сумматора, а также второй датчик ускорения, механически соединенный входом с выходным валом двигателя, а выходом - с четвертым входом второго сумматора.A device for controlling a robot drive, comprising a series-connected first adder, a first multiplication unit, a second adder, an amplifier and an engine connected directly to the first speed sensor and, through a gearbox, with a gear driving a rail fixed motionless on the base of the robot, relay connected in series a block and a third adder, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the input of the relay unit and the first input of the first adder, the third input is to the output of the second block multiplication, and the output to the second input of the second adder, the third input of which is connected to the output of the first adder, the first position sensor and the fourth adder are connected in series, the second input of which is connected to the input of the device, and the output is to the second input of the first adder, the second sensor is connected in series speed, a quadrator and a third multiplication unit, a mass sensor and a fifth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the constant signal source, and the output to the first input of the second unit and multiplication, wherein the output of the mass sensor is connected to the second input of the first multiplication unit, the second position sensor, a sine function converter, the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor and the sixth adder, the second input of which is connected to the output of the third block multiplication, and the output with the second input of the second block of multiplication, and the second input of the third block of multiplication through a cosine functional converter is connected to the output of the second sensor a position, characterized in that it is additionally introduced in series with a differentiator, a seventh adder, the second input of which is connected to the output of the fifth multiplication unit, and a sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sine function converter, and the output to the third input of the sixth an adder connected in series to the seventh multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor and the first input of the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output m quadrator, and the second input to the output of the acceleration sensor and the input of the differentiator, and the eighth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the cosine functional converter, and the output to the fourth input of the sixth adder, as well as the second acceleration sensor, mechanically connected to the output the motor shaft, and the output with the fourth input of the second adder.
RU2004109284/02A 2004-03-29 2004-03-29 Device for control of robot actuator RU2257288C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004109284/02A RU2257288C1 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Device for control of robot actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004109284/02A RU2257288C1 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Device for control of robot actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2257288C1 true RU2257288C1 (en) 2005-07-27

Family

ID=35843520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004109284/02A RU2257288C1 (en) 2004-03-29 2004-03-29 Device for control of robot actuator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2257288C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705737C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705737C1 (en) * 2018-06-29 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИАПУ ДВО РАН) Self-tuning electric manipulator drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2394674C2 (en) Self-adaptive electric drive of robot
RU2423224C2 (en) Robot electric drive
RU2257288C1 (en) Device for control of robot actuator
RU2325268C1 (en) Control of robotic machine drive
RU2372638C1 (en) Self-tuning electric drive for manipulation robot
RU2359306C2 (en) Self-adapting electric drive of robot
RU2258599C1 (en) Robot's drive control unit
RU2212329C1 (en) Device for control of robot drive
RU2705737C1 (en) Self-tuning electric manipulator drive
RU2423225C1 (en) Robot electric drive
RU2063867C1 (en) Self-tuning electric motor drive of robot
RU2425746C2 (en) Robot electrical drive
RU2380215C1 (en) Self-tuning electric drive of robot
RU2443543C1 (en) Manipulator electric drive
RU2363972C2 (en) Robot self-adaptive electric drive
RU2258600C1 (en) Robot's drive control unit
RU2277258C1 (en) Self-adjusting electric motor for a robot
RU2079867C1 (en) Device for control of robot drive
RU2706079C1 (en) Self-tuning electric manipulator drive
RU2037173C1 (en) Self-tuning drive system of robot
RU2309444C2 (en) Self-adjusting electrical drive for robot
RU2214327C1 (en) Apparatus for controlling drive system of robot
RU2187426C2 (en) Self-adaptive electric drive of robot
RU2272313C1 (en) Self-tuning electric drive of a robot
RU2424894C1 (en) Robot electric drive

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060330