RU2453892C1 - Articulator's electro drive - Google Patents

Articulator's electro drive Download PDF

Info

Publication number
RU2453892C1
RU2453892C1 RU2011108180/08A RU2011108180A RU2453892C1 RU 2453892 C1 RU2453892 C1 RU 2453892C1 RU 2011108180/08 A RU2011108180/08 A RU 2011108180/08A RU 2011108180 A RU2011108180 A RU 2011108180A RU 2453892 C1 RU2453892 C1 RU 2453892C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
adder
output
multiplication
multiplication unit
Prior art date
Application number
RU2011108180/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Федорович Филаретов (RU)
Владимир Федорович Филаретов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (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 Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН (ИАПУ ДВО РАН)
Priority to RU2011108180/08A priority Critical patent/RU2453892C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2453892C1 publication Critical patent/RU2453892C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to robotronics and may be used for manufacturing articulator's drives. The articulator's electro drive contains: electro motor, reducer, amplifier, pinion gear, relay unit, square, 2 functional transducers, 2 differentiators, 3 signal generators, 10 sensors, 15 summation unit, 20 multiplier units.
EFFECT: generation of new type control signal supplied to input of electro drive ensuring torque effect, which directly compensate harmful torque effect from other moving stages to quantitative performance indicators of electro drive taking into account electrical time constant of motor.
3 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления приводами роботов.The invention relates to robotics and can be used to create robot drive control systems.

Известен самонастраивающийся электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, первый датчик положения, измеряющий величину выдвижения горизонтального звена робота относительно его вертикального звена, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, четвертый сумматор, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик сигнала, второй блок умножения, шестой сумматор и третий блок умножения, а также датчик массы, вход устройства соединен с первым входом седьмого сумматора, подключенного выходом к первому входу первого сумматора, выход третьего сумматора соединен со вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости и квадратор, выход третьего блока умножения подключен к третьему входу третьего сумматора, выход датчика массы соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход первого датчика положения соединен со вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестого сумматора, а выход первого сумматора соединен с третьим входом второго сумматора, последовательно соединенные третий датчик скорости, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, пятый блок умножения, восьмой сумматор и шестой блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, измеряющий угол поворота вертикального звена относительно вертикальной оси, и первый функциональный преобразователь, реализующий функцию sin, а также седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а его выход - ко второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения, восьмой блок умножения и девятый сумматор, выход которого подключен ко второму входу третьего блока умножения, а его второй вход - к выходу девятого блока умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора, последовательно соединенные третий задатчик сигнала и десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а его выход - ко второму входу шестого блока умножения, вход второго функционального преобразователя, реализующего функцию cos, соединен с выходом второго датчика положения, а второй вход седьмого сумматора соединен с выходом третьего датчика положения, измеряющего линейное горизонтальное перемещение всего робота относительно конкретной точки на рейке, неподвижно закрепленной в основании робота, с которой сцеплена шестерня, причем вторые входы пятого и восьмого блоков умножения подключены к выходу первого функционального преобразователя, а вторые входы седьмого и девятого блоков умножения - к выходу второго функционального преобразователя (см. патент РФ №2385481, БИ №9, 2010 г.).Known self-adjusting electric drive of the robot, comprising a series-connected first adder, a first multiplication unit, a second adder, an amplifier and an electric motor connected to the first speed sensor directly and through a gearbox with a gear, the first position sensor that measures the extension of the horizontal link of the robot relative to its vertical link, a relay unit and a third adder 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 second input of the first adder, connected in series with the first signal source, the fourth adder, the fifth adder, the second input of which is connected to the second signal source, the second multiplication unit, the sixth adder and the third multiplication unit, as well as the mass sensor, the input of the device is connected to the first input of the seventh adder connected by the output to the first input of the first adder, the output of the third adder is connected to the second input of the second adder, the second speed sensor and the quadrator are connected in series, the output of the third block multiplication is connected to the third input of the third adder, the output of the mass sensor is connected to the second inputs of the first and second multiplication units, the output of the first position sensor is connected to the second input of the fourth adder, the output of which is connected to the second input of the sixth adder, and the output of the first adder is connected to the third input of the second the adder, connected in series with the third speed sensor, the fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the fifth multiplication unit, the eighth adder and the multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the third adder, the second position sensor measuring the angle of rotation of the vertical link relative to the vertical axis, and the first functional converter that implements the sin function, as well as the seventh multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor, and its output to the second input of the eighth adder, the second acceleration sensor, the eighth multiplication unit and the ninth adder, the output of which connected to the second input of the third multiplication unit, and its second input to the output of the ninth multiplication unit, the first input of which is connected to the quad output, the third signal adjuster and the tenth adder are connected in series, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and its output is connected to the second input of the sixth multiplication unit, the input of the second functional converter that implements the cos function is connected to the output of the second position sensor, and the second input of the seventh adder is connected to the output of the third position sensor, linear linear horizontal movement of the entire robot relative to a specific point on the rail, fixed at the base of the robot with which the gear is coupled, the second inputs of the fifth and eighth multiplication blocks connected to the output of the first functional converter, and the second inputs of the seventh and ninth multiplication blocks to the output of the second function converter (see RF patent No. 2385481, BI No. 9, 2010).

Недостатком этого устройства является то, что в нем не учитывается, считаясь малой, электрическая постоянная времени рассматриваемого электродвигателя манипулятора. При учете указанной постоянной времени в этом электродвигателе появляются дополнительные возмущающие моментные воздействия, значительно ухудшающие его показатели качества. В результате возникает задача компенсации этих вредных дополнительных моментных воздействий за счет введения дополнительных сигналов коррекции.The disadvantage of this device is that it does not take into account, being considered small, the electric time constant of the considered manipulator motor. When this time constant is taken into account, additional perturbing moment effects appear in this electric motor, which significantly worsen its quality indicators. As a result, the task arises of compensating for these harmful additional momentary effects by introducing additional correction signals.

Известен также самонастраивающийся электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор - с шестерней, первый датчик положения, измеряющий величину выдвижения горизонтального звена робота относительно его вертикального звена, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, четвертый сумматор, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик сигнала, второй блок умножения, шестой сумматор и третий блок умножения, а также датчик массы, вход устройства соединен с первым входом седьмого сумматора, подключенного выходом к первому входу первого сумматора, выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости и квадратор, выход третьего блока умножения подключен к третьему входу третьего сумматора, выход датчика массы соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход первого датчика положения соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу шестого сумматора, а выход первого сумматора соединен с третьим входом второго сумматора, последовательно соединенные третий датчик скорости, четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, пятый блок умножения, восьмой сумматор и шестой блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, измеряющий угол поворота вертикального звена относительно вертикальной оси, первый функциональный преобразователь, реализующий функцию sin, и седьмой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика ускорения, а его выход - ко второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения, восьмой блок умножения и девятый сумматор, выход которого подключен ко второму входу третьего блока умножения, а его второй вход - к выходу девятого блока умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам квадратора и первого функционального преобразователя, последовательно соединенные третий задатчик сигнал и десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а его выход - ко второму входу шестого блока умножения, вторые входы пятого и восьмого блоков умножения через второй функциональный преобразователь, реализующий функцию cos, подключены к выходу второго датчика положения, а второй вход седьмого сумматора соединен с выходом третьего датчика положения, измеряющего линейное горизонтальное перемещение всего робота относительно конкретной точки на рейке, неподвижно закрепленной в основании робота, с которой сцеплена шестерня, последовательно соединенные десятый и одиннадцатые блоки умножения, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к четвертому входу второго сумматора, последовательно соединенные тринадцатый блок умножения, двенадцатый сумматор, второй вход которого через первый дифференциатор соединен с выходом первого датчика ускорения, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого функционального преобразователя и второму входу одиннадцатого блока умножения, тринадцатый сумматор и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора, а выход - к пятому входу второго сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора и первому входу тринадцатого блока умножения, четырнадцатый сумматор, второй вход которого через второй дифференциатор подключен к выходу второго датчика ускорения, и семнадцатый блок умножения, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные восемнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения и первому входу десятого блока умножения, а его второй вход - к выходу третьего датчика скорости и второму входу тринадцатого блока умножения, пятнадцатый сумматор, второй вход которого через девятнадцатый блок умножения подключен к выходу второго датчика скорости, второму входу шестнадцатого блока умножения и второму входу десятого блока умножения, и двадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя и вторым входом семнадцатого блока умножения, а выход - со вторым входом тринадцатого сумматора, а также третий датчик ускорения, механически связанный входом с электродвигателем, а выходом - с шестым входом второго сумматора, причем второй вход девятнадцатого блока умножения подключен к выходу первого датчика ускорения (см. патент РФ №2309444, БИ №30, 2007 г.).A self-adjusting electric drive of the robot is also known, containing a first adder, a first multiplication unit, a second adder, an amplifier and an electric motor connected directly to the first speed sensor and via a gear with a gear, and the first position sensor measuring the magnitude of the extension of the horizontal link of the robot relative to its vertical link connected in series to the relay block and the third adder, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the input of the relay block eye and the second input of the first adder, connected in series with the first signal source, fourth adder, fifth adder, the second input of which is connected to a second signal source, a second multiplication unit, a sixth adder and a third multiplication unit, as well as a mass sensor, the input of the device is connected to the first input the seventh adder connected by the output to the first input of the first adder, the output of the third adder is connected to the second input of the second adder, the second speed sensor and the quadrator are connected in series, the output of the third the multiplication lock is connected to the third input of the third adder, the output of the mass sensor is connected to the second inputs of the first and second multiplication units, the output of the first position sensor is connected to the second input of the fourth adder, the output of which is connected to the second input of the sixth adder, and the output of the first adder is connected to the third input a second adder, connected in series with a third speed sensor, a fourth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, a fifth multiplication unit, an eighth adder and the sixth multiplication unit, the output of which is connected to the fourth input of the third adder, the second position sensor measuring the angle of rotation of the vertical link relative to the vertical axis, the first functional converter that implements the sin function, and the seventh multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first acceleration sensor and its output is to the second input of the eighth adder, the second acceleration sensor, the eighth multiplication unit and the ninth adder, the output of which is connected is accessible to the second input of the third multiplication unit, and its second input is to the output of the ninth multiplication unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the quad and the first functional converter, the third signal and the tenth adder connected in series, the second input of which is connected to the sensor output mass, and its output is to the second input of the sixth multiplication block, the second inputs of the fifth and eighth multiplication blocks through the second functional converter that implements the cos function are connected to the output the second position sensor, and the second input of the seventh adder is connected to the output of the third position sensor, which measures the linear horizontal movement of the entire robot relative to a specific point on the rail, fixed to the base of the robot, with which the gear is coupled, the tenth and eleventh multiplication blocks connected in series, the eleventh adder and the twelfth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the fourth input of the second adder, connected in series the thirteenth multiplication block, the twelfth adder, the second input of which is connected through the first differentiator to the output of the first acceleration sensor, the fourteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the first functional converter and the second input of the eleventh multiplication block, the thirteenth adder and the fifteenth multiplication block, the second input of which connected to the output of the tenth adder, and the output to the fifth input of the second adder, the sixteenth multiplication unit connected in series, the first input of which is under the fourteenth adder, the second input of which through the second differentiator is connected to the output of the second acceleration sensor, and the seventeenth multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the eleventh adder, the eighteenth multiplication unit, the first input of which is connected to the quadrator output and the first input of the thirteenth multiplication unit connected to the output of the second acceleration sensor and the first input of the tenth multiplication unit, and its second input to the output of the third speed sensor and the second input of the thirteenth b multiplication lock, the fifteenth adder, the second input of which through the nineteenth multiplication block is connected to the output of the second speed sensor, the second input of the sixteenth multiplication block and the second input of the tenth multiplication block, and the twentieth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the second functional converter and the second input of the seventeenth multiplication unit, and the output with the second input of the thirteenth adder, as well as the third acceleration sensor, mechanically connected to the input with the electric motor, and the output with the sixth input the second adder, and the second input of the nineteenth multiplication unit is connected to the output of the first acceleration sensor (see RF patent No. 23039444, BI No. 30, 2007).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению. Недостатком этого устройства является то, что оно эффективно только для манипулятора с другой кинематической схемой, имеющей всего четыре степени подвижности. Для рассматриваемого электропривода характерен иной закон моментного воздействия со стороны других степеней подвижности движущегося пятистепенного манипулятора, которое данным устройством точно не компенсируется.This device in its technical essence is the closest to the proposed solution. The disadvantage of this device is that it is effective only for a manipulator with a different kinematic scheme having only four degrees of mobility. The electric drive under consideration is characterized by a different law of momentary action from other degrees of mobility of a moving five-degree manipulator, which this device is not exactly compensated for.

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 пяти рассматриваемым степеням подвижности и, тем самым, повышение динамической точности его управления.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure the 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 five degrees of mobility considered and, thereby, increasing the dynamic accuracy of its control.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании нового вида сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение такого моментного воздействия, которое точно компенсирует вредное моментное воздействие со стороны остальных степеней подвижности на качественные показатели работы рассматриваемого электропривода с учетом электрической постоянной времени электродвигателя.The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of a new type of control signal supplied to the input of the drive, which provides such a moment effect that accurately compensates for the harmful moment effect from the remaining degrees of mobility on the quality performance of the drive taking into account the electric time constant of the electric motor.

Поставленная задача решается тем, что в электроприводе манипулятора, содержащем последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с шестерней, первый датчик положения, измеряющий величину выдвижения горизонтального звена робота относительно его вертикального звена, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выход первого датчика скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, четвертый сумматор, к второму входу которого подключен первый датчик положения, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик сигнала, второй блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, и третий блок умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, а также датчик массы, вход устройства соединен с первым входом седьмого сумматора, подключенного выходом к первому входу первого сумматора, выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в первой степени подвижности манипулятора, и квадратор, последовательно соединенные третий датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, четвертый и пятый блоки умножения, восьмой сумматор и шестой блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, установленный в первой степени подвижности манипулятора и измеряющий угол поворота его вертикального звена относительно вертикальной оси, и первый функциональный преобразователь, реализующий функцию sin, последовательно соединенные первый датчик ускорения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, и седьмой блок умножения, выход которого подключен ко второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения, установленный в первой степени подвижности манипулятора, восьмой блок умножения и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу девятого блока умножения, а выход - ко второму входу третьего блока умножения, последовательно соединенные третий задатчик сигнала и десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и вторым входам первого и второго блоков умножения, а также второй функциональный преобразователь, реализующий функцию cos, вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а второй вход седьмого сумматора соединен с выходом третьего датчика положения, установленного в пятой степени подвижности манипулятора и измеряющего линейное горизонтальное перемещение этого манипулятора относительно конкретной точки на рейке, неподвижно закрепленной в основании робота, с которой сцеплена шестерня, последовательно соединенные десятый и одиннадцатый блоки умножения, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к четвертому входу второго сумматора, а также третий датчик ускорения, механически связанный входом с выходным валом редуктора, а выходом - с шестым входом второго сумматора, последовательно соединенные тринадцатый блок умножения, двенадцатый сумматор, второй вход которого через первый дифференциатор соединен с выходом первого датчика ускорения, четырнадцатый блок умножения, тринадцатый сумматор и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора и второму входу шестого блока умножения, а выход - к пятому входу второго сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора, а также первым входам девятого и тринадцатого блоков умножения, четырнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго дифференциатора, и семнадцатый блок умножения, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные восемнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, к первому входу десятого блока умножения и входу второго дифференциатора, а второй вход - к выходу третьего датчика скорости и второму входу тринадцатого блока умножения, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу девятнадцатого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости и вторыми входами четвертого, десятого и шестнадцатого блоков умножения, а второй вход - с выходом первого датчика ускорения, и двадцатый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу тринадцатого сумматора, выход первого функционального преобразователя подключен ко вторым входам пятого, восьмого, семнадцатого и двадцатого блоков умножения, а выход второго функционального преобразователя соединен с вторыми входами седьмого, девятого, одиннадцатого и четырнадцатого блоков умножения.The problem is solved in that in the electric drive of the manipulator, which contains the first adder, the first multiplication unit, the second adder, an amplifier and an electric motor connected to the first speed sensor directly and through a gear with a gear, the first position sensor that measures the magnitude of the horizontal extension of the robot relative to its vertical link, the relay unit and the third adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the relay input unit and the second input of the first adder, connected in series to the first signal source, a fourth adder, to the second input of which a first position sensor is connected, a fifth adder, to the second input of which a second signal source, a second multiplication unit, a sixth adder, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, and the third multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the third adder, as well as the mass sensor, the input of the device is connected to the first input of the seventh adder connected the output to the first input of the first adder, the output of the third adder is connected to the second input of the second adder, the third input of which is connected to the output of the first adder, a second speed sensor installed in the first degree of manipulator mobility, and a quadrator connected in series to the third speed sensor installed in the third degree of mobility of the manipulator, the fourth and fifth multiplication blocks, the eighth adder and the sixth multiplication block, the output of which is connected to the fourth input of the third sum an ator, serially connected to a second position sensor installed in the first degree of mobility of the manipulator and measuring the angle of rotation of its vertical link relative to the vertical axis, and a first functional converter that implements the sin function, serially connected to the first acceleration sensor installed in the third degree of mobility of the manipulator, and the seventh block multiplication, the output of which is connected to the second input of the eighth adder, connected in series to the second acceleration sensor installed in the lane the degree of mobility of the manipulator, the eighth multiplication unit and the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the ninth multiplication unit, and the output - to the second input of the third multiplication unit, connected in series with the third signal master and tenth adder, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second inputs of the first and second multiplication units, as well as the second functional converter that implements the cos function, the input of which is connected to the output of the second position sensor, and the second input of the seventh adder It is connected to the output of the third position sensor installed in the fifth degree of manipulator mobility and measuring the linear horizontal movement of this manipulator relative to a specific point on the rail, fixedly mounted at the base of the robot, to which the gear is coupled, the tenth and eleventh multiplication blocks, the eleventh adder and the twelfth block are connected in series multiplication, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the output to the fourth input of the second adder, as well as the third accelerator rhenium, mechanically connected with the input to the output shaft of the gearbox, and the output with the sixth input of the second adder, the thirteenth multiplication unit, the twelfth adder connected in series, the second input of which is connected through the first differentiator to the output of the first acceleration sensor, the fourteenth multiplication unit, the thirteenth adder and the fifteenth block multiplication, the second input of which is connected to the output of the tenth adder and the second input of the sixth multiplication unit, and the output to the fifth input of the second adder, connected in series the thirteenth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the quadrator, as well as the first inputs of the ninth and thirteenth multiplication blocks, the fourteenth adder, the second input of which is connected to the output of the second differentiator, and the seventeenth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the eleventh adder, connected in series the eighteenth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the second acceleration sensor, to the first input of the tenth multiplication block and the input of the second differentiator, and the second input - to the output of the third speed sensor and the second input of the thirteenth multiplication block, the fifteenth adder, the second input of which is connected to the output of the nineteenth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor and the second inputs of the fourth, tenth and sixteenth multiplication blocks, and the second input - with the output of the first acceleration sensor, and the twentieth multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the thirteenth adder, the output of the first functional converter is connected to the second inputs of the fifth th, eighth, seventeenth and twentieth multiplication blocks, and the output of the second functional converter is connected to the second inputs of the seventh, ninth, eleventh and fourteenth multiplication blocks.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналога и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution with 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 электропривода манипулятора в условиях существенного изменения параметров его нагрузки.Moreover, the distinctive features of the claims provide high accuracy and stability of the considered manipulator electric drive under conditions of a significant change in its load parameters.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого электропривода манипулятора, на фиг.2 - его кинематическая схема, а на фиг.3 - вид сверху в проекции на горизонтальную плоскость XY.Figure 1 presents a diagram of the proposed electric manipulator, figure 2 is its kinematic diagram, and figure 3 is a top view in projection on a horizontal plane XY.

Электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, первый блок 2 умножения, второй сумматор 3, усилитель 4 и электродвигатель 5, связанный с первым датчиком 6 скорости непосредственно и через редуктор 7 с шестерней 8, первый датчик 9 положения, измеряющий величину выдвижения горизонтального звена робота относительно его вертикального звена, последовательно соединенные релейный блок 10 и третий сумматор 11, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 6 скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора 1, последовательно соединенные первый задатчик 12 сигнала, четвертый сумматор 13, к второму входу которого подключен первый датчик 9 положения, пятый сумматор 14, к второму входу которого подключен второй задатчик 15 сигнала, второй блок 16 умножения, шестой сумматор 17, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора 13, и третий блок 18 умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора 11, а также датчик 19 массы, вход устройства соединен с первым входом седьмого сумматора 20, подключенного выходом к первому входу первого сумматора 1, выход третьего сумматора 11 соединен с вторым входом второго сумматора 3, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора 1, последовательно соединенные второй датчик 21 скорости, установленный в первой степени подвижности манипулятора, и квадратор 22, последовательно соединенные третий датчик 23 скорости, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, четвертый 24 и пятый 25 блоки умножения, восьмой сумматор 26 и шестой блок 27 умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора 11, последовательно соединенные второй датчик 28 положения, установленный в первой степени подвижности манипулятора и измеряющий угол поворота его вертикального звена относительно вертикальной оси, и первый функциональный преобразователь 29, реализующий функцию sin, последовательно соединенные первый датчик 30 ускорения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, и седьмой блок 31 умножения, выход которого подключен ко второму входу восьмого сумматора 26, последовательно соединенные второй датчик 32 ускорения, установленный в первой степени подвижности манипулятора, восьмой блок 33 умножения и девятый сумматор 34, второй вход которого подключен к выходу девятого блока 35 умножения, а выход - ко второму входу третьего блока 18 умножения, последовательно соединенные третий задатчик 36 сигнала и десятый сумматор 37, второй вход которого подключен к выходу датчика 19 массы и вторым входам первого 2 и второго 16 блоков умножения, а также второй функциональный преобразователь 38, реализующий функцию cos, вход которого подключен к выходу второго датчика 28 положения, а второй вход седьмого сумматора 20 соединен с выходом третьего датчика 39 положения, установленного в пятой степени подвижности манипулятора и измеряющего линейное горизонтальное перемещение этого манипулятора относительно конкретной точки на рейке, неподвижно закрепленной в основании робота, с которой сцеплена шестерня 8, последовательно соединенные десятый 40 и одиннадцатый 41 блоки умножения, одиннадцатый сумматор 42 и двенадцатый блок 43 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 17, а выход - к четвертому входу второго сумматора 3, а также третий датчик 44 ускорения, механически связанный входом с выходным валом редуктора 7, а выходом - с шестым входом второго сумматора 3, последовательно соединенные тринадцатый блок 45 умножения, двенадцатый сумматор 46, второй вход которого через первый дифференциатор 47 соединен с выходом первого датчика 30 ускорения, четырнадцатый блок 48 умножения, тринадцатый сумматор 49 и пятнадцатый блок 50 умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора 37 и второму входу шестого блока 27 умножения, а выход - к пятому входу второго сумматора 3, последовательно соединенные шестнадцатый блок 51 умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора 22, а также первым входам девятого 35 и тринадцатого 45 блоков умножения, четырнадцатый сумматор 52, второй вход которого подключен к выходу второго дифференциатора 53, и семнадцатый блок 54 умножения, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора 42, последовательно соединенные восемнадцатый блок 55 умножения, первый вход которого подключен к выходу второго датчика 32 ускорения, к первому входу десятого блока 41 умножения и входу второго дифференциатора 53, а второй вход - к выходу третьего датчика 23 скорости и второму входу тринадцатого блока 45 умножения, пятнадцатый сумматор 56, второй вход которого подключен к выходу девятнадцатого блока 57 умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика 21 скорости и вторыми входами четвертого 24, десятого 40 и шестнадцатого 51 блоков умножения, а второй вход - с выходом первого датчика 30 ускорения, и двадцатый блок 58 умножения, выход которого подключен ко второму входу тринадцатого сумматора 49, выход первого функционального преобразователя 29 подключен ко вторым входам пятого 25, восьмого 33, семнадцатого 54 и двадцатого 58 блоков умножения, а выход второго функционального преобразователя 38 соединен с вторыми входами седьмого 31, девятого 35, одиннадцатого 41 и четырнадцатого 48 блоков умножения.The manipulator’s electric drive contains serially connected the first adder 1, the first multiplication unit 2, the second adder 3, the amplifier 4 and the electric motor 5 connected to the first speed sensor 6 directly and through a gear 7 with gear 8, the first position sensor 9, which measures the magnitude of the extension of the horizontal link of the robot relative to its vertical link, the relay unit 10 and the third adder 11 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 and the second input the first adder 1, serially connected to the first signal setter 12, the fourth adder 13, to the second input of which the first position sensor 9 is connected, the fifth adder 14, to the second input of which the second signal setter 15, the second multiplication unit 16, the sixth adder 17, the second input are connected which is connected to the output of the fourth adder 13, and a third multiplication unit 18, the output of which is connected to the third input of the third adder 11, as well as a mass sensor 19, the input of the device is connected to the first input of the seventh adder 20, the connected output to the first input of the first adder 1, the output of the third adder 11 is connected 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 second speed sensor 21 installed in the first degree of mobility of the manipulator, and the quadrator 22 connected in series to the third a speed sensor 23 installed in the third degree of manipulator mobility, the fourth 24 and fifth 25 multiplication blocks, the eighth adder 26 and the sixth multiplication block 27, the output of which is connected to the fourth input t its adder 11, serially connected to the second position sensor 28, installed in the first degree of mobility of the manipulator and measuring the angle of rotation of its vertical link relative to the vertical axis, and the first functional converter 29 that implements the sin function, serially connected to the first acceleration sensor 30 installed in the third degree of mobility the manipulator, and the seventh multiplication unit 31, the output of which is connected to the second input of the eighth adder 26, serially connected to the second acceleration sensor 32, established in the first degree of mobility of the manipulator, the eighth multiplication unit 33 and the ninth adder 34, the second input of which is connected to the output of the ninth multiplication unit 35, and the output to the second input of the third multiplication unit 18, connected in series with the third signal master 36 and the tenth adder 37, the second the input of which is connected to the output of the mass sensor 19 and the second inputs of the first 2 and second 16 multiplication units, as well as the second functional converter 38 that implements the cos function, the input of which is connected to the output of the second sensor 28 ia, and the second input of the seventh adder 20 is connected to the output of the third position sensor 39, installed in the fifth degree of manipulator mobility and measuring the linear horizontal movement of this manipulator relative to a specific point on the rail, fixedly mounted at the base of the robot, to which gear 8 is engaged, connected in series with the tenth 40 and eleventh 41 blocks of multiplication, the eleventh adder 42 and the twelfth block 43 of multiplication, the second input of which is connected to the output of the sixth adder 17, and the output to the fourth the ode of the second adder 3, as well as the third acceleration sensor 44, mechanically connected with the input to the output shaft of the gearbox 7, and the output with the sixth input of the second adder 3, connected in series with the thirteenth multiplication unit 45, the twelfth adder 46, the second input of which is connected through the first differentiator 47 with the output of the first acceleration sensor 30, the fourteenth multiplication unit 48, the thirteenth adder 49 and the fifteenth multiplication unit 50, the second input of which is connected to the output of the tenth adder 37 and the second input of the sixth multiplication unit 27, and the output d - to the fifth input of the second adder 3, the sixteenth multiplication unit 51 is connected in series, the first input of which is connected to the output of the quadrator 22, as well as the first inputs of the ninth 35 and thirteenth 45 multiplication units, the fourteenth adder 52, the second input of which is connected to the output of the second differentiator 53 and the seventeenth multiplication block 54, the output of which is connected to the second input of the eleventh adder 42, the eighteenth multiplication block 55, the first input of which is connected to the output of the second acceleration sensor 32, is connected in series the first input of the tenth multiplication block 41 and the input of the second differentiator 53, and the second input to the output of the third speed sensor 23 and the second input of the thirteenth multiplication block 45, the fifteenth adder 56, the second input of which is connected to the output of the nineteenth multiplication block 57, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor 21 and the second inputs of the fourth 24, tenth 40 and sixteenth 51 multiplication units, and the second input with the output of the first acceleration sensor 30, and the twentieth multiplication unit 58, the output of which is connected to the second input at the thirteenth adder 49, the output of the first functional converter 29 is connected to the second inputs of the fifth 25, eighth 33, seventeenth 54 and twentieth 58 multiplication blocks, and the output of the second functional converter 38 is connected to the second inputs of the seventh 31, ninth 35, eleventh 41 and fourteenth 48 blocks multiplication.

На чертежах введены следующие обозначения: qBX - сигнал с выхода программного устройства; ε - сигнал ошибки электропривода; U*, U - соответственно усиливаемый сигнал и сигнал управления электродвигателем 5; qi - обобщенные координаты соответствующих степеней подвижности манипулятора

Figure 00000001
; mi, mГ - массы соответствующих звеньев манипулятора и груза (i=2,3); l3=const - расстояние от центра масс горизонтального звена до средней точки схвата;
Figure 00000002
- расстояния от оси вращения горизонтального звена до его центра масс при q3=0;
Figure 00000003
- скорость вращения ротора электродвигателя пятой степени подвижности манипулятора;
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- соответственно, скорости и ускорения в первой и третьей, а также ускорения в четвертой и пятой степенях подвижности манипулятора.The following notation is introduced in the drawings: q BX — signal from the output of a software device; ε is the error signal of the electric drive; U *, U - respectively, the amplified signal and the control signal of the motor 5; q i - generalized coordinates of the corresponding degrees of mobility of the manipulator
Figure 00000001
; m i , m G are the masses of the corresponding parts of the manipulator and the load (i = 2,3); l 3 = const is the distance from the center of mass of the horizontal link to the midpoint of the gripper;
Figure 00000002
- the distance from the axis of rotation of the horizontal link to its center of mass with q 3 = 0;
Figure 00000003
- the rotation speed of the rotor of the electric motor of the fifth degree of mobility of the manipulator;
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- respectively, speed and acceleration in the first and third, as well as acceleration in the fourth and fifth degrees of mobility of the manipulator.

Рассматриваемый электропривод, управляющий обобщенной координатой q5, при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности манипулятора, имеет переменные параметры, изменяющиеся в широких пределах. Это снижает показатели качества указанного электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы. В результате возникает задача обеспечения инвариантности динамических свойств электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его моментных характеристик, что позволяет обеспечить стабильность заданного качества системы управления.The considered electric drive, which controls the generalized coordinate q 5 , when working with various loads, and also due to the mutual influence of the degrees of mobility of the manipulator, has variable parameters that vary widely. This reduces the quality indicators of the specified electric drive and even leads to a loss of stability of its operation. As a result, the problem arises of ensuring the invariance of the dynamic properties of the electric drive to continuous and rapid changes in its moment characteristics, which ensures the stability of a given quality of the control system.

Конструкция манипулятора (фиг.2) обеспечивает вертикальное перемещение груза (координата q2), его вращение в горизонтальной плоскости (координата q1) и горизонтальные прямолинейные перемещения (координаты q3, q4 и q5). Изменение координаты q5 обеспечивается посредством передачи шестерня - рейка. Рейка установлена на основании манипулятора, а шестерня 8 - на выходном валу редуктора 7 и имеет радиус r. В процессе движения манипулятора на его пятую степень подвижности действует силаThe design of the manipulator (figure 2) provides vertical movement of the load (coordinate q 2 ), its rotation in the horizontal plane (coordinate q 1 ) and horizontal rectilinear movements (coordinates q 3 , q 4 and q 5 ). Changing the coordinate q 5 is provided through the transmission gear - rack. The rack is mounted on the base of the manipulator, and the gear 8 is on the output shaft of the gearbox 7 and has a radius r. During the movement of the manipulator, a force acts on its fifth degree of mobility

Figure 00000010
Figure 00000010

Сила F в процессе движения манипулятора создает на выходном валу редуктора 7 момент, равныйThe force F during the movement of the manipulator creates a moment on the output shaft of the gearbox 7 equal to

Figure 00000011
Figure 00000011

С учетом соотношения (1), а также уравнения электрической

Figure 00000012
Taking into account relation (1), as well as the equation of electric
Figure 00000012

и механическойand mechanical

Figure 00000013
Figure 00000013

цепей электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами или независимого возбуждения, рассматриваемый электропривод, управляющий координатой q5, описывается следующим дифференциальным уравнениемcircuits of a DC motor with permanent magnets or independent excitation, the considered drive, controlling the coordinate q 5 , is described by the following differential equation

г

Figure 00000014
g
Figure 00000014

где R и L - активное сопротивление и индуктивность якорной цепи электродвигателя 5; J - момент инерции якоря электродвигателя и вращающихся частей редуктора, приведенный к валу электродвигателя; kM - коэффициент крутящего момента; kω - коэффициент противоЭДС; kB - коэффициент вязкого трения; Мстр - момент сухого трения; ip - передаточное отношение редуктора 7; ky - коэффициент усиления усилителя 4; i - ток якоря электродвигателя 5;

Figure 00000015
- ускорение вращения вала электродвигателя 5. Причем
Figure 00000016
и
Figure 00000017
=0.where R and L are the active resistance and inductance of the anchor circuit of the electric motor 5; J is the moment of inertia of the armature of the motor and the rotating parts of the gearbox, reduced to the shaft of the motor; k M is the torque coefficient; k ω is the counter-emf coefficient; k B is the coefficient of viscous friction; M p is the moment of dry friction; i p - gear ratio of the gearbox 7; k y is the gain of the amplifier 4; i is the armature current of the electric motor 5;
Figure 00000015
- acceleration of rotation of the motor shaft 5. Moreover
Figure 00000016
and
Figure 00000017
= 0.

Параметры и динамические свойства электропривода, управляющего координатой q5, являются существенно переменными, зависящими от q1, q3,

Figure 00000018
,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
и mГ. В связи с этим для качественного управления координатой q5 необходимо сформировать такое корректирующее устройство, которое смогло бы точно компенсировать отрицательное влияние изменения координат q1, q3,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
,
Figure 00000027
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
и груза mГ на динамические свойства рассматриваемого электропривода (координата q5). То есть стабилизировало бы параметры этого электропривода таким образом, чтобы он всегда описывался дифференциальным уравнением с постоянными желаемыми параметрами.The parameters and dynamic properties of the electric drive controlling the coordinate q 5 are essentially variable, depending on q 1 , q 3 ,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
,
Figure 00000020
,
Figure 00000021
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
and m G. In this regard, for quality control of the q 5 coordinate, it is necessary to form such a corrective device that could accurately compensate for the negative influence of the coordinate change q 1 , q 3 ,
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
,
Figure 00000027
,
Figure 00000022
,
Figure 00000023
and load m G on the dynamic properties of the drive in question (coordinate q 5 ). That is, it would stabilize the parameters of this electric drive so that it is always described by a differential equation with constant desired parameters.

Устройство работает следующим образом. Сигнал ошибки ε=qВХ-q5 после коррекции в блоках 1, 2, 3, усиливаясь, поступает на электродвигатель 5, приводя его вал во вращательное движение с направлением и скоростью (ускорением), зависящими от величины поступающего сигнала U, моментов трения и внешнего моментного воздействия МВ.The device operates as follows. The error signal ε = q BX -q 5 after correction in blocks 1, 2, 3, amplifying, enters the electric motor 5, bringing its shaft into rotational motion with direction and speed (acceleration), depending on the magnitude of the incoming signal U, the friction moments and external momentary impact M In .

Первый положительный вход сумматора 1 (со стороны сумматора 20) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный - коэффициент усиления

Figure 00000028
. Поэтому на выходе сумматора 1 формируется сигналThe first positive input of the adder 1 (from the adder 20) has a unity gain, and its second negative - gain
Figure 00000028
. Therefore, at the output of the adder 1, a signal is generated

Figure 00000029
Figure 00000029

Все положительные входы сумматоров 13 и 14 имеют единичные коэффициенты усиления. На выходах первого 12 и второго 15 задатчиков сигнала формируются сигналы

Figure 00000030
и l3=const, соответственно. В результате на выходе сумматора 13 формируется сигнал
Figure 00000031
, а на выходе сумматора 14 - сигнал
Figure 00000032
, так как датчик 9 установлен в третьей степени подвижности манипулятора и измеряет координату q3.All positive inputs of the adders 13 and 14 have unity gain. The outputs of the first 12 and second 15 signal sets
Figure 00000030
and l 3 = const, respectively. As a result, a signal is generated at the output of the adder 13
Figure 00000031
, and the output of the adder 14 is a signal
Figure 00000032
, since the sensor 9 is installed in the third degree of mobility of the manipulator and measures the coordinate q 3 .

Первый положительный вход сумматора 17 (со стороны блока 16) имеет коэффициент усиления r/ip, а его второй положительный вход - коэффициент усиления rm3/ip. В результате на выходе сумматора 17 формируется сигнал

Figure 00000033
.The first positive input of the adder 17 (from the side of block 16) has a gain of r / i p , and its second positive input has a gain of rm 3 / i p . As a result, a signal is generated at the output of the adder 17
Figure 00000033
.

Датчик 28 измеряет координату q1. Первый 29 и второй 38 функциональные преобразователи реализуют функции sinq1 и cosq1, соответственно. Датчики 21 и 32 измеряют скорость

Figure 00000034
и ускорение
Figure 00000035
, соответственно, а датчики 23 и 30 измеряют скорость
Figure 00000036
и ускорение
Figure 00000037
, соответственно. В результате на выходе блока 25 формируется сигнал
Figure 00000038
, а на выходе блока 31 - сигнал
Figure 00000039
.The sensor 28 measures the coordinate q 1 . The first 29 and second 38 functional converters implement the functions sinq 1 and cosq 1 , respectively. Sensors 21 and 32 measure speed
Figure 00000034
and acceleration
Figure 00000035
, respectively, and sensors 23 and 30 measure speed
Figure 00000036
and acceleration
Figure 00000037
, respectively. As a result, a signal is generated at the output of block 25
Figure 00000038
, and the output of block 31 is a signal
Figure 00000039
.

Первый отрицательный (со стороны блока 25) и второй положительный входы сумматора 26 имеют коэффициенты усиления 2r/ip и r/ip, соответственно. Задатчик 36 формирует сигнал, равный массе горизонтального звена m3. Сумматор 37 имеет положительные входы с единичными коэффициентами усиления. В результате на выходе блока 27 формируется сигнал

Figure 00000040
.The first negative (from the side of block 25) and the second positive inputs of the adder 26 have gains of 2r / i p and r / i p , respectively. The master 36 generates a signal equal to the mass of the horizontal link m 3 . The adder 37 has positive inputs with unity gain. As a result, a signal is generated at the output of block 27
Figure 00000040
.

На выходе блока 35 формируется сигнал

Figure 00000041
, а на выходе блока 33 - сигнал
Figure 00000042
. Положительные входы сумматора 34 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе блока 18 формируется сигнал
Figure 00000043
.At the output of block 35, a signal is generated
Figure 00000041
, and the output of block 33 is a signal
Figure 00000042
. The positive inputs of the adder 34 have unity gain. As a result, a signal is generated at the output of block 18
Figure 00000043
.

Второй положительный вход сумматора 11 (со стороны датчика 6) имеет коэффициент усиленияThe second positive input of the adder 11 (from the side of the sensor 6) has a gain

Figure 00000044
,
Figure 00000044
,

а остальные три его положительных входа - единичные коэффициенты усиления. В результате на выходе этого сумматора формируется сигналand the remaining three of its positive inputs are unit gain. As a result, a signal is generated at the output of this adder

Figure 00000045
Figure 00000045

Выходной сигнал релейного блока 10 имеет видThe output signal of the relay unit 10 has the form

Figure 00000046
Figure 00000046

где |MT| - величина момента сухого трения при движении.where | M T | - the magnitude of the dry friction moment in motion.

Первый и второй положительные входы сумматора 56 имеют коэффициенты усиления, равные 3. В результате на его выходе формируется сигнал

Figure 00000047
.The first and second positive inputs of the adder 56 have gains equal to 3. As a result, a signal is generated at its output
Figure 00000047
.

Первый (со стороны блока 51) отрицательный и второй положительный входы сумматора 52 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на его выходе формируется сигнал

Figure 00000048
.The first (from the side of block 51) negative and second positive inputs of the adder 52 have unity gain. As a result, a signal is generated at its output.
Figure 00000048
.

Первый (со стороны блока 45) отрицательный вход сумматора 46 имеет коэффициент усиления, равный 3, а его второй положительный вход - единичный коэффициент усиления. В результате на его выходе формируется сигнал

Figure 00000049
.The first (from the side of block 45) negative input of the adder 46 has a gain of 3, and its second positive input has a unity gain. As a result, a signal is generated at its output.
Figure 00000049
.

Первый (со стороны блока 54) и второй положительные входы сумматора 42 имеют единичный коэффициент усиления и коэффициент усиления, равный 3, соответственно. В результате на его выходе формируется сигнал

Figure 00000050
.The first (from the side of block 54) and the second positive inputs of the adder 42 have a unity gain and a gain of 3, respectively. As a result, a signal is generated at its output.
Figure 00000050
.

Первый положительный (со стороны блока 48) и второй отрицательный входы сумматора 49 имеют единичные коэффициенты усиления. В результате на его выходе формируется сигнал

Figure 00000051
The first positive (from the side of block 48) and the second negative inputs of the adder 49 have unity gain. As a result, a signal is generated at its output.
Figure 00000051

Сумматор 3 имеет отрицательный вход со стороны блока 43, а все остальные его входы положительные. Его первый вход (со стороны блока 2) имеет коэффициент усиления, равный

Figure 00000052
, второй (со стороны сумматора 11) - коэффициент усиления, равный
Figure 00000053
, третий (со стороны сумматора 1) - коэффициент усиления, равный
Figure 00000054
, четвертый (со стороны блока 43) - коэффициент усиления, равный L/(kMky), пятый (со стороны блока 50) - коэффициент усиления, равный Lr/(ipkMky), а шестой (со стороны датчика 44) - коэффициент усиления, равный LkBip/(kMky). Датчик 44 измеряет сигнал
Figure 00000055
В результате на выходе сумматора 3 формируется сигналThe adder 3 has a negative input from the side of block 43, and all of its other inputs are positive. Its first input (from the side of block 2) has a gain equal to
Figure 00000052
, the second (from the side of the adder 11) - gain equal to
Figure 00000053
, the third (from the side of the adder 1) - gain equal to
Figure 00000054
, the fourth (from the side of block 43) is the gain equal to L / (k M k y ), the fifth (from the side of block 50) is the gain equal to Lr / (i p k M k y ), and the sixth (from the side sensor 44) is the gain equal to Lk B i p / (k M k y ). Sensor 44 measures the signal
Figure 00000055
As a result, at the output of the adder 3, a signal is generated

Figure 00000056
Figure 00000056

Поскольку

Figure 00000057
при движении электропривода достаточно точно соответствует Мстр, то, подставив полученное значение U* в соотношение (2), получим уравнение
Figure 00000058
, которое имеет постоянные желаемые параметры. То есть предложенный электропривод, управляющий координатой q5, будет обладать постоянными желаемыми динамическими свойствами и качественными показателями.Insofar as
Figure 00000057
when the electric drive moves, it corresponds quite accurately to M p , then, substituting the obtained value U * in relation (2), we obtain the equation
Figure 00000058
which has constant desired parameters. That is, the proposed electric drive controlling the coordinate q 5 will have the constant desired dynamic properties and quality indicators.

Таким образом, за счет введения новых связей удалось обеспечить полную инвариантность рассматриваемого электропривода к эффектам взаимовлияния между всеми степенями подвижности манипулятора и моменту трения. Это позволяет получить стабильно высокое качество управления в любых режимах работы этого электропривода.Thus, due to the introduction of new bonds, it was possible to ensure the complete invariance of the electric drive in question to the effects of mutual influence between all degrees of manipulator mobility and the moment of friction. This allows you to get a consistently high quality control in all modes of operation of this drive.

Claims (1)

Электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, второй сумматор, усилитель и электродвигатель, связанный с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с шестерней, первый датчик положения, измеряющий величину выдвижения горизонтального звена робота относительно его вертикального звена, последовательно соединенные релейный блок и третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, входу релейного блока и второму входу первого сумматора, последовательно соединенные первый задатчик сигнала, четвертый сумматор, к второму входу которого подключен первый датчик положения, пятый сумматор, к второму входу которого подключен второй задатчик сигнала, второй блок умножения, шестой сумматор, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, и третий блок умножения, выход которого подключен к третьему входу третьего сумматора, а также датчик массы, вход устройства соединен с первым входом седьмого сумматора, подключенного выходом к первому входу первого сумматора, выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные второй датчик скорости, установленный в первой степени подвижности манипулятора, и квадратор, последовательно соединенные третий датчик скорости, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, четвертый и пятый блоки умножения, восьмой сумматор и шестой блок умножения, выход которого подключен к четвертому входу третьего сумматора, последовательно соединенные второй датчик положения, установленный в первой степени подвижности манипулятора и измеряющий угол поворота его вертикального звена относительно вертикальной оси, и первый функциональный преобразователь, реализующий функцию sin, последовательно соединенные первый датчик ускорения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, и седьмой блок умножения, выход которого подключен ко второму входу восьмого сумматора, последовательно соединенные второй датчик ускорения, установленный в первой степени подвижности манипулятора, восьмой блок умножения и девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу девятого блока умножения, а выход - ко второму входу третьего блока умножения, последовательно соединенные третий задатчик сигнал и десятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и вторым входам первого и второго блоков умножения, а также второй функциональный преобразователь, реализующий функцию cos, вход которого подключен к выходу второго датчика положения, а второй вход седьмого сумматора соединен с выходом третьего датчика положения, установленного в пятой степени подвижности манипулятора и измеряющего линейное горизонтальное перемещение этого манипулятора относительно конкретной точки на рейке, неподвижно закрепленной в основании робота, с которой сцеплена шестерня, последовательно соединенные десятый и одиннадцатый блоки умножения, одиннадцатый сумматор и двенадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, а выход - к четвертому входу второго сумматора, а также третий датчик ускорения, механически связанный входом с выходным валом редуктора, а выходом - с шестым входом второго сумматора, последовательно соединенные тринадцатый блок умножения, двенадцатый сумматор, второй вход которого через первый дифференциатор соединен с выходом первого датчика ускорения, четырнадцатый блок умножения, тринадцатый сумматор и пятнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу десятого сумматора и второму входу шестого блока умножения, а выход - к пятому входу второго сумматора, последовательно соединенные шестнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу квадратора, а также первым входам девятого и тринадцатого блоков умножения, четырнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго дифференциатора, и семнадцатый блок умножения, выход которого соединен со вторым входом одиннадцатого сумматора, последовательно соединенные восемнадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, к первому входу десятого блока умножения и входу второго дифференциатора, а второй вход - к выходу третьего датчика скорости и второму входу тринадцатого блока умножения, пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу девятнадцатого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго датчика скорости и вторыми входами четвертого, десятого и шестнадцатого блоков умножения, а второй вход - с выходом первого датчика ускорения, и двадцатый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу тринадцатого сумматора, отличающийся тем, что выход первого функционального преобразователя подключен ко вторым входам пятого, восьмого, семнадцатого и двадцатого блоков умножения, а выход второго функционального преобразователя соединен с вторыми входами седьмого, девятого, одиннадцатого и четырнадцатого блоков умножения. The manipulator’s electric drive, comprising a first adder, a first multiplication unit, a second adder, an amplifier and an electric motor connected in series with the first speed sensor directly and through a gear with a gear, a first position sensor that measures the magnitude of the extension of the horizontal link of the robot relative to its vertical link, relay connected in series 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 second input of the first sum a matora connected in series to a first signal source, a fourth adder, to a second input of which a first position sensor is connected, a fifth adder, to a second input of which a second signal device, a second multiplication unit, a sixth adder, a second input of which is connected to an output of a fourth adder, and a third the multiplication unit, the output of which is connected to the third input of the third adder, as well as the mass sensor, the input of the device is connected to the first input of the seventh adder connected by the output to the first input of the first adder ora, the output of the third adder is connected to the second input of the second adder, the third input of which is connected to the output of the first adder, the second speed sensor installed in the first degree of mobility of the manipulator in series, and the quadrator, the third speed sensor installed in the third degree of mobility of the manipulator in series the fourth and fifth multiplication blocks, the eighth adder and the sixth multiplication block, the output of which is connected to the fourth input of the third adder, connected in series to a swarm position sensor installed in the first degree of manipulator mobility and measuring the angle of rotation of its vertical link relative to the vertical axis, and a first functional converter that implements the sin function, the first acceleration sensor installed in the third degree of manipulator mobility, and the seventh multiplication unit, the output of which connected to the second input of the eighth adder, connected in series to the second acceleration sensor installed in the first degree of manipulator mobility, in the seventh multiplication unit and the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the ninth multiplication unit, and the output to the second input of the third multiplication unit, the third signal and the tenth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the second inputs of the first and second units of multiplication, as well as a second functional converter that implements the cos function, the input of which is connected to the output of the second position sensor, and the second input of the seventh adder is connected to the output of the third polo sensor a set installed in the fifth degree of mobility of the manipulator and measuring the linear horizontal movement of this manipulator relative to a specific point on the rail, fixedly mounted at the base of the robot, to which the gear is coupled, the tenth and eleventh multiplication blocks connected in series, the eleventh adder and the twelfth multiplication block, the second input of which connected to the output of the sixth adder, and the output to the fourth input of the second adder, as well as a third acceleration sensor, mechanically connected to the input with one shaft of the gearbox, and the output with the sixth input of the second adder, the thirteenth multiplication unit, the twelfth adder connected in series, the second input of which is connected through the first differentiator to the output of the first acceleration sensor, the fourteenth multiplication unit, the thirteenth adder and the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the tenth adder and the second input of the sixth multiplication unit, and the output to the fifth input of the second adder, the sixteenth multiplication unit connected in series, the first input to Orogo is connected to the output of the quadrator, as well as the first inputs of the ninth and thirteenth multiplication units, the fourteenth adder, the second input of which is connected to the output of the second differentiator, and the seventeenth multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the eleventh adder, the eighteenth multiplication unit connected in series, the first input which is connected to the output of the second acceleration sensor, to the first input of the tenth multiplication unit and the input of the second differentiator, and the second input to the output of the third speed sensor and the third input of the thirteenth multiplication block, the fifteenth adder, the second input of which is connected to the output of the nineteenth multiplication block, the first input of which is connected to the output of the second speed sensor and the second inputs of the fourth, tenth and sixteenth multiplication blocks, and the second input to the output of the first acceleration sensor, and the twentieth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the thirteenth adder, characterized in that the output of the first functional converter is connected to the second inputs of the fifth, eighth, seven and multiplying tsatogo twentieth blocks, and output the second function converter connected to the second inputs of the seventh, ninth, eleventh and fourteenth multiplication units.
RU2011108180/08A 2011-03-02 2011-03-02 Articulator's electro drive RU2453892C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011108180/08A RU2453892C1 (en) 2011-03-02 2011-03-02 Articulator's electro drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011108180/08A RU2453892C1 (en) 2011-03-02 2011-03-02 Articulator's electro drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2453892C1 true RU2453892C1 (en) 2012-06-20

Family

ID=46681186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011108180/08A RU2453892C1 (en) 2011-03-02 2011-03-02 Articulator's electro drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2453892C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2027583C1 (en) * 1987-12-14 1995-01-27 Институт проблем управления РАН Manipulation robot control system
RU2344924C1 (en) * 2007-04-17 2009-01-27 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Manipulator motor drive
RU2372186C1 (en) * 2008-03-11 2009-11-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Self-tuning electric drive of manipulation robot
EP2189321A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-26 Vysoka Skola Banska-Technicka Univerzita Traction driven unit connection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2027583C1 (en) * 1987-12-14 1995-01-27 Институт проблем управления РАН Manipulation robot control system
RU2344924C1 (en) * 2007-04-17 2009-01-27 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Manipulator motor drive
RU2372186C1 (en) * 2008-03-11 2009-11-10 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН Self-tuning electric drive of manipulation robot
EP2189321A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-26 Vysoka Skola Banska-Technicka Univerzita Traction driven unit connection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2394674C2 (en) Self-adaptive electric drive of robot
RU2423224C2 (en) Robot electric drive
RU2372186C1 (en) Self-tuning electric drive of manipulation robot
RU2608005C1 (en) Self-adjusting electric drive of manipulator
RU2562403C1 (en) Self-tuning electric drive of manipulator
RU2372638C1 (en) Self-tuning electric drive for manipulation robot
RU2453892C1 (en) Articulator's electro drive
RU2325268C1 (en) Control of robotic machine drive
RU2359306C2 (en) Self-adapting electric drive of robot
RU2423225C1 (en) Robot electric drive
RU2443543C1 (en) Manipulator electric drive
RU2425746C2 (en) Robot electrical drive
RU2478465C1 (en) Manipulator electric drive
RU2380215C1 (en) Self-tuning electric drive of robot
RU2385481C1 (en) Self-tuning robot electrical drive
RU2363972C2 (en) Robot self-adaptive electric drive
RU2345885C1 (en) Robot drive control device
RU2424894C1 (en) Robot electric drive
RU2443542C1 (en) Manipulator electric drive
RU2453893C1 (en) Manipulator electric drive
RU2311283C1 (en) Device for controlling drive of a robot
RU2311284C1 (en) Device for controlling drive of a robot
RU2163190C1 (en) Device for control of robot drive
RU2277258C1 (en) Self-adjusting electric motor for a robot
RU2309444C2 (en) Self-adjusting electrical drive for robot

Legal Events

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

Effective date: 20130303