RU2569878C1 - Method for determination of load initial position for manipulator of parallel structure based on strain-measuring data - Google Patents

Method for determination of load initial position for manipulator of parallel structure based on strain-measuring data Download PDF

Info

Publication number
RU2569878C1
RU2569878C1 RU2014123078/11A RU2014123078A RU2569878C1 RU 2569878 C1 RU2569878 C1 RU 2569878C1 RU 2014123078/11 A RU2014123078/11 A RU 2014123078/11A RU 2014123078 A RU2014123078 A RU 2014123078A RU 2569878 C1 RU2569878 C1 RU 2569878C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
load
initial position
strain
manipulator
measuring data
Prior art date
Application number
RU2014123078/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Анатольевич Валюкевич
Иван Иванович Наумов
Андрей Владимирович Алепко
Дмитрий Михайлович Яковенко
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту)
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 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority to RU2014123078/11A priority Critical patent/RU2569878C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569878C1 publication Critical patent/RU2569878C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: to determine manipulator load initial position based on strain-measuring data load position is measured in initial position. Load is released from any two diagonal supports by increasing corresponding lengths of flexible connections. By means of changing lengths of two other flexible connections equal load on them is achieved. Function of position sensitive system is performed by support reaction force measuring transducers located on four supports through which ropes pass. A load is oriented so that it is placed in the centre of operating space.
EFFECT: load is brought to its initial position without complicated equipment based on strain-measuring data.
8 dwg

Description

Изобретение относится к способам определения положения груза, перемещаемого подъемным механизмом.The invention relates to methods for determining the position of a load moved by a lifting mechanism.

Известен способ измерения вылета в устройстве безопасности стрелкового грузоподъемного крана (RU 2271986 С2 от 21.06.2004), заключающийся в том, что путем преобразования результатов измерения угла наклона и длины стрелы, определяется вылет стрелкового грузоподъемного крана.A known method of measuring the departure in the safety device of a small crane (RU 2271986 C2 dated 06/21/2004), which consists in the fact that by converting the results of measuring the angle and length of the boom, the departure of a small crane is determined.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности позиционирования груза в начальное положение, в случае начальной инициализации или возникновении сбоев в системе управления.The disadvantage of this method is the inability to position the load in the initial position, in the case of initial initialization or the occurrence of failures in the control system.

Из известных способов определения положения груза наиболее близким к заявленному является способ управления положением (позиционирования) груза, перемещаемого подъемным механизмом, не имеющим стационарного положения в пространстве (RU 2495815 С2 от 12.12.2011), заключающийся в измерении положения груза, формировании управляющей информации с помощью компьютера и подаче команды управления на исполнительный механизм, в котором определение пространственного положения груза осуществляют посредством позиционно-чувствительной системы, детекторы которой, жестко закрепленные на грузе, ориентируют таким образом, чтобы их оси были направлены соответственно на источники, расположенные в области предполагаемого места посадки груза, при этом груз подводят к области предполагаемого места посадки до попадания источников в поле зрения детекторов, преобразуют выходные сигналы детекторов в электрические величины, по заданному алгоритму управления формируют команды горизонтального перемещения груза, а вертикальное перемещение груза осуществляют программно, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно вводят верхний уровень управления, обеспечивающий стабилизацию положения подъемного механизма в заданной зоне работы нижнего уровня управления, за счет определения ошибок положения подъемного механизма относительно заданных границ монтажной зоны, которые отрабатывают посредством исполнительных устройств стабилизации подъемного механизма, для управления положением груза различной геометрической формы на нижнем уровне управления положение груза оценивают системой наведения, посредством радиоизотопных меток и следящих детекторов.Of the known methods for determining the position of the load, the closest to the declared one is the method of controlling the position (positioning) of the cargo moved by a lifting mechanism that does not have a stationary position in space (RU 2495815 C2 of 12.12.2011), which consists in measuring the position of the cargo, generating control information using computer and submitting control commands to the actuator, in which the spatial position of the load is determined by means of a position-sensitive system, the detectors The anchors, which are rigidly fixed to the load, are oriented so that their axes are respectively directed to sources located in the area of the intended place of cargo landing, while the load is brought to the area of the proposed landing place before the sources fall into the field of view of the detectors, the output signals of the detectors are converted into electrical quantities, according to a given control algorithm form the horizontal movement of the load, and the vertical movement of the cargo is carried out programmatically, characterized in that, with the aim of expanding the functionality, an upper control level is additionally introduced, which ensures stabilization of the position of the lifting mechanism in a given operating zone of the lower control level, by determining errors in the position of the lifting mechanism relative to the specified boundaries of the mounting zone, which are worked out by means of stabilization actuators for lifting the mechanism to control the position of the load geometric shape at the lower level of control the position of the load is evaluated by the guidance system, through radioisotope tags and tracking detectors.

Недостатками данного способа являются то, что используемые источники (радиочастотные метки) подвержены помехам в виде электромагнитных полей, которые в свою очередь могут не позволить определить точное положение груза.The disadvantages of this method are that the sources used (radio frequency tags) are subject to interference in the form of electromagnetic fields, which in turn may not allow to determine the exact position of the load.

Задачей заявляемого способа является вывод рабочего органа с грузом в начальное положение при отсутствии сложных технических средств на основе тензометрических данных.The objective of the proposed method is the conclusion of the working body with the load in the initial position in the absence of complex technical means based on tensometric data.

Поставленная задача решается следующим образом. Способ определения положения груза манипулятора параллельной структуры на основе тензометрических данных, перемещаемого подъемным механизмом, заключающийся в измерении положения груза, отличается тем, что функции позиционно-чувствительной системы выполняют датчики измерения силы реакции опоры, расположенные на четырех опорах, через которые проходят тросы, ориентируя груз таким образом, чтобы груз был расположен в центре рабочего пространства.The problem is solved as follows. A method for determining the load position of a parallel structure manipulator based on tensometric data moved by a lifting mechanism, which consists in measuring the position of the load, characterized in that the position-sensitive system functions are sensors measuring the reaction force of the support located on four supports through which the cables pass, orienting the load so that the load is located in the center of the workspace.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-4, на которых представлена структурная схема параллельного манипулятора для позиционирования груза в пространстве, где на Фиг.1а, Фиг.2а, Фиг.3а, Фиг.4а изображен общий вид манипулятора, а на Фиг.1б, Фиг.2б, Фиг.3б, Фиг.4б - вид сверху. Кинематическая структура манипулятора содержит четыре опорные башни 1, 2, 3, 4, четыре электродвигателя с устройством для укладки троса и редуктором 9, 10, 11, 12, приводимые во вращение устройством управления, четыре троса 13, 14, 15, 16, служащие для перемещения груза в пространстве, соединенные с редуктором электродвигателей через ролики с датчиками измерения силы реакции опоры 5, 6, 7, 8, расположенные на опорных башнях 1, 2, 3, 4, захватное устройство 18. При вращении электродвигателей с устройствами для укладки тросов и редукторами 9, 10, 11, 12, угловое положение валов которых задается устройством управления, происходит изменение длины тросов 13, 14, 15, 16, поддерживаемых роликами с датчиками измерения силы реакции опоры 5, 6, 7, 8, расположенными на опорных башнях 1, 2, 3, 4, в результате чего захватное устройство 18 перемещается в заданную точку пространства.The invention is illustrated in FIG. 1-4, which shows a structural diagram of a parallel manipulator for positioning the cargo in space, where Fig. 1a, Fig. 2a, Fig. 3a, Fig. 4a show a general view of the manipulator, and Fig. 1b, Fig. 2b, Fig. .3b, Fig. 4b is a plan view. The kinematic structure of the manipulator contains four support towers 1, 2, 3, 4, four electric motors with a device for laying the cable and gear 9, 10, 11, 12, driven by the control device, four cables 13, 14, 15, 16, which serve the movement of cargo in space, connected to the gearbox of the electric motors through rollers with sensors for measuring the reaction force of the support 5, 6, 7, 8, located on the support towers 1, 2, 3, 4, gripping device 18. When rotating the electric motors with devices for laying cables and gearboxes 9, 10, 11, 12, angular position the shafts of which are set by the control device, the length of the cables 13, 14, 15, 16 is changed, supported by rollers with sensors for measuring the reaction force of the support 5, 6, 7, 8 located on the support towers 1, 2, 3, 4, as a result of which the gripper 18 moves to a predetermined point in space.

Предлагаемый способ управления положением (позиционирования) груза, перемещаемого подъемным механизмом, осуществляется следующим образом.The proposed method of controlling the position (positioning) of the cargo moved by the lifting mechanism is as follows.

1. Груз находится в подвешенном состоянии, положение которого неизвестно (Фиг.1а и Фиг.1б).1. The cargo is in a suspended state, the position of which is unknown (Figa and Figb).

2. Увеличение длин тросов 13 и 15 приведет к тому, что масса груза распределится между тросами 14 и 16 (Фиг.2а и Фиг.2б).2. The increase in the lengths of the cables 13 and 15 will lead to the fact that the mass of the load will be distributed between the cables 14 and 16 (Figa and Fig.2b).

3. По данным датчиков силы реакции опор, расположенных на роликах 6 и 8, изменяя длину тросов 14 и 16, необходимо добиться одинаковой нагрузки на них (Фиг.3а и Фиг.3б).3. According to the sensors of the reaction force of the supports located on the rollers 6 and 8, changing the length of the cables 14 and 16, it is necessary to achieve the same load on them (Fig.3A and Fig.3b).

4. По данным датчиков сил реакции опор 5 и 7 уменьшаем длину тросов 13 и 15 до появления в каждом из них 25% массы груза (Фиг.4а и Фиг.4б).4. According to the sensors of the reaction forces of the supports 5 and 7, we reduce the length of the cables 13 and 15 until 25% of the load mass appears in each of them (Fig. 4a and Fig. 4b).

5. Путем увеличения длин тросов 13, 14, 15 и 16 опускаем груз на землю.5. By increasing the lengths of the cables 13, 14, 15 and 16, lower the load to the ground.

В результате чего груз находится на земле в центре рабочего пространства. Таким образом, технический результат предлагаемого способа заключается в том, чтобы при произвольном расположении груза выводить его в начальное положение при отсутствии сложных технических средств на основе тензометрических данных.As a result, the load is on the ground in the center of the workspace. Thus, the technical result of the proposed method is that with an arbitrary arrangement of the load to bring it to its original position in the absence of complex technical means based on tensometric data.

Claims (1)

Способ определения начального положения груза манипулятора параллельной структуры на основе тензометрических данных, перемещаемого подъемным механизмом, заключающийся в измерении положения груза, отличающийся тем, что функции позиционно-чувствительной системы выполняют датчики измерения силы реакции опоры, расположенные на четырех опорах, через которые проходят тросы, ориентируя груз таким образом, чтобы груз был расположен в центре рабочего пространства. The method of determining the initial position of the load of the manipulator of a parallel structure based on tensometric data moved by the lifting mechanism, which consists in measuring the position of the load, characterized in that the position-sensitive system functions are sensors measuring the reaction force of the support located on four supports through which the cables pass, orienting the load so that the load is located in the center of the workspace.
RU2014123078/11A 2014-06-05 2014-06-05 Method for determination of load initial position for manipulator of parallel structure based on strain-measuring data RU2569878C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123078/11A RU2569878C1 (en) 2014-06-05 2014-06-05 Method for determination of load initial position for manipulator of parallel structure based on strain-measuring data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123078/11A RU2569878C1 (en) 2014-06-05 2014-06-05 Method for determination of load initial position for manipulator of parallel structure based on strain-measuring data

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2569878C1 true RU2569878C1 (en) 2015-11-27

Family

ID=54753664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014123078/11A RU2569878C1 (en) 2014-06-05 2014-06-05 Method for determination of load initial position for manipulator of parallel structure based on strain-measuring data

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569878C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106826816A (en) * 2017-01-05 2017-06-13 清华大学 Anti- rope void leads device and the redundantly driven parallel device people comprising the device
CN106826760A (en) * 2017-01-05 2017-06-13 清华大学 The detection means that a kind of anti-rope parallel robot void is led
CN109397262A (en) * 2018-11-02 2019-03-01 湖南大学 A kind of space multiple degrees of freedom redundancy actuating mechanism of rope parallel robot

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001077571A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-18 Jens Peters Cable-controlled device
US6975089B2 (en) * 2003-07-28 2005-12-13 Cablecam International Inc. System and method for facilitating fluid three-dimensional movement of an object via directional force
RU2267458C1 (en) * 2004-04-28 2006-01-10 Тульский государственный университет System for checking load stability of mobile load-lifting machine
US20130087522A1 (en) * 2010-06-24 2013-04-11 Dieter Jung Method for load torque limitation of a working vehicle comprising a jib

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001077571A1 (en) * 2000-04-11 2001-10-18 Jens Peters Cable-controlled device
US6975089B2 (en) * 2003-07-28 2005-12-13 Cablecam International Inc. System and method for facilitating fluid three-dimensional movement of an object via directional force
RU2267458C1 (en) * 2004-04-28 2006-01-10 Тульский государственный университет System for checking load stability of mobile load-lifting machine
US20130087522A1 (en) * 2010-06-24 2013-04-11 Dieter Jung Method for load torque limitation of a working vehicle comprising a jib

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106826816A (en) * 2017-01-05 2017-06-13 清华大学 Anti- rope void leads device and the redundantly driven parallel device people comprising the device
CN106826760A (en) * 2017-01-05 2017-06-13 清华大学 The detection means that a kind of anti-rope parallel robot void is led
CN109397262A (en) * 2018-11-02 2019-03-01 湖南大学 A kind of space multiple degrees of freedom redundancy actuating mechanism of rope parallel robot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gouttefarde et al. Simplified static analysis of large-dimension parallel cable-driven robots
Zi et al. Localization, obstacle avoidance planning and control of a cooperative cable parallel robot for multiple mobile cranes
RU2569878C1 (en) Method for determination of load initial position for manipulator of parallel structure based on strain-measuring data
RU2018138839A (en) DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR CONSTRUCTION OF STATIONARY STRUCTURES ON A WORKING SURFACE
EP3266571A3 (en) System and method for a robotic manipulator system
CN110545962B (en) Cable-driven parallel manipulator
US20150050111A1 (en) Mobile manipulation system with vertical lift
Chu et al. An effective heave compensation and anti-sway control approach for offshore hydraulic crane operations
Merlet Wire-driven parallel robot: open issues
Chesser et al. Kinematics of a cable-driven robotic platform for large-scale additive manufacturing
JP2015215333A (en) Three-dimensional displacement measuring device and three-dimensional displacement measuring system
Idà et al. A deployable cable-driven parallel robot with large rotational capabilities for laser-scanning applications
Li et al. Preliminary running and performance test of the huge cable robot of FAST telescope
CN104385302A (en) Spatial microgravity compensation method for simulating motion of multi-rigid-body manipulator
Mostashfi et al. A novel design of inspection robot for high-voltage power lines
US20180333842A1 (en) Autonomous Control of an Extendable Apparatus
JP2016095180A (en) Structural health monitoring system
Jian et al. Modelling and sway control of a double-pendulum overhead crane system
US11124977B2 (en) System and method for constructing a brick structure with a cable-driven robot
JP2016215305A (en) Collision detection device
KR101029751B1 (en) Structural displacement measurement system and method using thereof
Montgomery et al. Suppression of cable suspended parallel manipulator vibration utilizing input shaping
Borgstrom et al. Discrete trajectory control algorithms for NIMS3D, an autonomous underconstrained three-dimensional cabled robot
D’Attanasio et al. Development of a sensing system for zero gravity simulation using a robot manipulator to test antenna reflector unfolding in satellites
Carpio-Alemán et al. Collision and tension analysis of cable-driven parallel robot for positioning and orientation

Legal Events

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

Effective date: 20160606