RU2606371C1 - Self-adjusting electric drive of manipulator - Google Patents
Self-adjusting electric drive of manipulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2606371C1 RU2606371C1 RU2015131302A RU2015131302A RU2606371C1 RU 2606371 C1 RU2606371 C1 RU 2606371C1 RU 2015131302 A RU2015131302 A RU 2015131302A RU 2015131302 A RU2015131302 A RU 2015131302A RU 2606371 C1 RU2606371 C1 RU 2606371C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- multiplication
- multiplication unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для создания систем управления приводами манипуляторов.The invention relates to robotics and can be used to create drive control systems for manipulators.
Известен электропривод робота, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и двигатель, связанные с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор – с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, четвертый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, первый квадратор, второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и первому входу третьего блока умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, пятый сумматор, соединенный вторым входом с выходом третьего задатчика сигнала, а третьим входом через квадратор - с выходом третьего сумматора и первым входом шестого сумматора, соединенного вторым входом – с выходом третьего блока умножения, а выходом с первым входом четвертого блока умножения, соединенного вторым входом с выходом второго датчика скорости, а выходом - с первым входом пятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, первому входу седьмого сумматора, через релейный блок к первому входу восьмого сумматора и ко второму входу восьмого сумматора, причем второй вход седьмого сумматора соединен с выходом второго сумматора, а выход – с первым входом первого блока умножения, третий вход восьмого сумматора соединен с выходом пятого блока умножения, а выход восьмого сумматора подключен ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора и вторым входом первого блока умножения, шестой и седьмой блоки умножения и десятый сумматор, выход которого подключен к четвертому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, а также восьмой блок умножения, выход которого подключен к второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные третий датчик скорости и третий квадратор, выход которого соединен с вторым входом шестого блока умножения, последовательно соединенные усилитель и синусный функциональный преобразователь, выход которого подключен ко второму входу седьмого блока умножения, а первый вход восьмого блока умножения через косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом первого датчика положения и входом усилителя, первый датчик ускорения и девятый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу восьмого блока умножения, его первый и второй входы соединены соответственно с выходами шестого и одиннадцатого сумматоров, а второй вход последнего подключен к выходу первого датчика ускорения (см. патент РФ № 2398672, МПК B25J13/00, 2010).Known electric drive of the robot, containing a series-connected first multiplication unit, a first adder, an amplifier and an engine, connected directly with the first speed sensor and via a gearbox, to the first position sensor, the output of which is connected to the first input of the second adder connected to the device input by the second input, in series connected by a second position sensor, a third adder, the second input of which is connected to the output of the first signal setter, a fourth adder, the second input of which is connected to the output the second signal source, the first quadrator, the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the mass sensor and the first input of the third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth adder, the fifth adder connected by the second input to the output of the third signal generator, and the third input through a quadrator - with the output of the third adder and the first input of the sixth adder connected by the second input - with the output of the third multiplication unit, and with the output with the first input of the fourth multiplication unit, connected by the input with the output of the second speed sensor, and the output with the first input of the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, the first input of the seventh adder, through the relay unit to the first input of the eighth adder and to the second input of the eighth adder, the second the input of the seventh adder is connected to the output of the second adder, and the output is to the first input of the first multiplication unit, the third input of the eighth adder is connected to the output of the fifth multiplication unit, and the output of the eighth adder is connected to the second input to the first adder, the fourth signal source is connected in series, the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth adder and the second input of the first multiplication unit, the sixth and seventh multiplication units and the tenth adder, the output of which is connected to the fourth input of the eighth adder, the fifth unit connected in series the signal and the eleventh adder, as well as the eighth multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the tenth adder, a third speed sensor and a third connected in series the first quadrator, the output of which is connected to the second input of the sixth multiplication unit, is connected in series to the amplifier and the sine function converter, the output of which is connected to the second input of the seventh multiplication unit, and the first input of the eighth multiplication unit is connected through the cosine functional converter to the output of the first position sensor and the input of the amplifier , the first acceleration sensor and the ninth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the eighth multiplication block, its first and second inputs are connected to respectively to the outputs of the sixth and eleventh adders, the second input of the latter connected to an output of the first acceleration sensor (see. RF patent No. 2398672, IPC B25J13 / 00, 2010).
Недостатком этого устройства является то, что в электроприводе рассматриваемого манипулятора не учтена, считаясь малой, электрическая постоянная времени. В результате это устройство не будет точно компенсировать все его переменные нагрузочные характеристики и обеспечивать требуемую динамическую точность работы. The disadvantage of this device is that the electric drive of the manipulator in question is not taken into account, being considered small, the electric time constant. As a result, this device will not accurately compensate for all its variable load characteristics and provide the required dynamic accuracy.
Известно также устройство для управления приводом робота, содержащее последовательно соединенные первый блок умножения и первый сумматор, последовательно подключенные усилитель и двигатель, связанные с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, третий сумматор, четвертый сумматор, первый квадратор и второй блок умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика массы и первому входу третьего блока умножения, а выход – к первому входу пятого сумматора, соединенного вторым входом с выходом первого задатчика постоянного сигнала, а третьим входом – с выходом второго квадратора, вход которого подключен к выходу третьего сумматора и первому входу шестого сумматора, соединенного выходом с первым входом четвертого блока умножения, а вторым входом – с выходом третьего блока умножения, второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, соединенного вторым входом с выходом второго задатчика постоянного сигнала, выход третьего задатчика постоянного сигнала подключен к второму входу третьего сумматора, а выход второго датчика скорости соединен с вторым входом четвертого блока умножения, а также пятый блок умножения, седьмой сумматор и последовательно соединенные релейный блок и восьмой сумматор, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выходом соединенного с входом усилителя, причем выход первого датчика скорости подключен к входу релейного блока, второму входу восьмого сумматора и первому входу седьмого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход – с первым входом первого блока умножения, подключенного вторым входом к выходу пятого сумматора, первый вход пятого блока умножения соединен с выходом четвертого блока умножения, его второй вход – с выходом первого датчика скорости, а выход – с третьим входом восьмого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик постоянного сигнала, девятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, шестой и седьмой блоки умножения и десятый сумматор, выход которого подключен к четвертому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик постоянного сигнала, одиннадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом шестого сумматора, и восьмой блок умножения, выход которого подключен к второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные третий датчик скорости и третий квадратор, выход которого соединен с вторым входом шестого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик положения, второй усилитель и первый функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу седьмого блока умножения, а второй вход восьмого блока умножения через второй функциональный преобразователь соединен с выходом третьего датчика положения, первый датчик ускорения, установленный на выходном валу двигателя, девятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, его второй вход – к третьему входу первого сумматора и выходу первого датчика ускорения, а выход – к пятому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные четвертый квадратор, десятый блок умножения, двенадцатый сумматор и одиннадцатый блок умножения, выход которого соединен с шестым входом восьмого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости, тринадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго датчика ускорения, тринадцатый сумматор, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора, четырнадцатый сумматор, выход которого соединен с седьмым входом восьмого сумматора, последовательно соединенные пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый блоки умножения, последовательно соединенные третий функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом третьего квадратора и вторым входом семнадцатого блока умножения, девятнадцатый блок умножения, выход которого подключен к второму входу тринадцатого сумматора, последовательно соединенные четвертый функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, двадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу одиннадцатого сумматора, и двадцать первый блок умножения, второй вход которого соединен с вторыми входами одиннадцатого и девятнадцатого блоков умножения, а также с выходом первого датчика скорости, а его выход – с третьим выходом четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные двадцать второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго функционального преобразователя, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго датчика скорости, входом четвертого квадратора и вторым входом шестнадцатого блока умножения, а его выход – с четвертым входом четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные шестой задатчик постоянного сигнала и пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход – к второму входу десятого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик ускорения и двадцать четвертый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора и первому входу пятнадцатого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя и вторым входом двенадцатого блока умножения, а выход семнадцатого блока умножения подключен к второму входу четырнадцатого сумматора (см. Патент РФ № 2054350, МПК B25J13/00, 1996).A device for controlling a robot drive is also known, comprising a first multiplication unit and a first adder connected in series, an amplifier and a motor connected in series with the first speed sensor directly and via a gearbox with a first position sensor, the output of which is connected to the first input of the second adder connected to the second input to the input of the device, a second position sensor, a third adder, a fourth adder, a first quadrator and a second multiplication unit, a second input One of which is connected to the output of the mass sensor and the first input of the third multiplication unit, and the output to the first input of the fifth adder connected by the second input to the output of the first constant signal generator, and the third input to the output of the second quadrator, the input of which is connected to the output of the third adder and the first input of the sixth adder, connected by the output to the first input of the fourth multiplication unit, and the second input - with the output of the third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the fourth adder connected to the second by the input with the output of the second constant signal generator, the output of the third constant signal generator is connected to the second input of the third adder, and the output of the second speed sensor is connected to the second input of the fourth multiplication unit, as well as the fifth multiplication unit, the seventh adder and the relay unit and the eighth adder connected in series the output of which is connected to the second input of the first adder, the output connected to the input of the amplifier, and the output of the first speed sensor is connected to the input of the relay unit, the second input of the adder and the first input of the seventh adder, the second input of which is connected to the output of the second adder, and the output to the first input of the first multiplication unit connected by the second input to the output of the fifth adder, the first input of the fifth multiplication unit is connected to the output of the fourth multiplication unit, its second input - with the output of the first speed sensor, and the output with the third input of the eighth adder, the fourth constant signal generator connected in series, the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth adder a, the sixth and seventh multiplication units and the tenth adder, the output of which is connected to the fourth input of the eighth adder, the fifth constant signal generator connected in series, the eleventh adder, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, and the eighth multiplication unit, the output of which is connected to the second input of the tenth adder, the third speed sensor and the third quadrator connected in series, the output of which is connected to the second input of the sixth multiplication unit, the third sensor connected in series to ia, a second amplifier and a first functional converter, the output of which is connected to the second input of the seventh multiplication unit, and the second input of the eighth multiplication unit through the second functional converter is connected to the output of the third position sensor, the first acceleration sensor installed on the motor output shaft, the ninth multiplication unit, whose first input is connected to the output of the fourth multiplication unit, its second input to the third input of the first adder and the output of the first acceleration sensor, and the output to the fifth input of the octagon about the adder, the fourth quadrator, the tenth multiplication unit, the twelfth adder and the eleventh multiplication unit, the output of which is connected to the sixth input of the eighth adder in series, the twelfth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the third speed sensor, the thirteenth multiplication unit, the second input which is connected to the output of the second acceleration sensor, the thirteenth adder, the fourteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the ninth adder, fourteen the first adder, the output of which is connected to the seventh input of the eighth adder, the fifteenth, sixteenth and seventeenth multiplication units are connected in series, the third functional converter is connected in series, the input of which is connected to the output of the second amplifier, the eighteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the third quadrator and the second the input of the seventeenth multiplication block, the nineteenth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the thirteenth adder, in series the fourth functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor, the twentieth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the eleventh adder, and the twenty-first multiplication unit, the second input of which is connected to the second inputs of the eleventh and nineteenth multiplication units, as well as with the output the first speed sensor, and its output - with the third output of the fourteenth adder, connected in series to the twenty-second multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second a functional converter, and a twenty-third multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the input of the fourth quadrator and the second input of the sixteenth multiplication unit, and its output is connected to the fourth input of the fourteenth adder, the sixth constant signal generator and the fifteenth adder connected in series, the second the input of which is connected to the output of the mass sensor, and the output to the second input of the tenth multiplication unit, the third acceleration sensor and the twenty-fourth connected in series a multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder and the first input of the fifteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first functional converter and the second input of the twelfth multiplication unit, and the output of the seventeenth multiplication unit is connected to the second input of the fourteenth adder (see RF patent No. 2054350, IPC B25J13 / 00, 1996).
Это устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению.This device in its technical essence is the closest to the proposed solution.
Недостатком прототипа также является то, что в нем отсутствует полная инвариантность динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным изменениям его моментных нагрузочных характеристик, поскольку в нем рассматривается манипулятор с другой кинематической схемой. Поэтому возникает задача построения такой самонастраивающейся коррекции, которая обеспечила бы высокую динамическую точность работы именно рассматриваемого электропривода с учетом всех действующих на него моментных воздействий.The disadvantage of the prototype is that it lacks the complete invariance of the dynamic properties of the drive in question to continuous changes in its moment load characteristics, since it considers a manipulator with a different kinematic scheme. Therefore, the problem arises of constructing such a self-adjusting correction, which would ensure high dynamic accuracy of the operation of the drive in question, taking into account all the momentary effects acting on it.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение полной инвариантности динамических свойств рассматриваемого электропривода к непрерывным и быстрым изменениям его моментных нагрузочных характеристик при движении манипулятора одновременно по всем степеням подвижности. The technical problem to which the claimed technical solution is directed is to ensure the complete invariance of the dynamic properties of the drive in question to continuous and rapid changes in its moment load characteristics when the manipulator moves simultaneously over all degrees of mobility.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого технического решения, выражается в формировании дополнительного сигнала управления, подаваемого на вход электропривода, который обеспечивает получение моментного воздействия, необходимого для обеспечения полной инвариантности его показателей качества к непрерывно изменяющимся параметрам нагрузки. The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is expressed in the formation of an additional control signal supplied to the input of the electric drive, which provides the momentary effect necessary to ensure the complete invariance of its quality indicators to continuously changing load parameters.
Поставленная задача решается тем, что в самонастраивающийся электропривод манипулятора, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, первый сумматор, усилитель и электродвигатель, связанные с первым датчиком скорости непосредственно и через редуктор – с первым датчиком положения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к входу устройства, последовательно соединенные второй датчик положения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, третий сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика сигнала, четвертый сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика сигнала, первый квадратор, второй блок умножения, пятый сумматор, соединенный вторым входом с выходом третьего задатчика сигнала, а третьим - через второй квадратор - с выходом третьего сумматора, последовательно соединенные третий блок умножения, первый вход которого подключен к выходу датчика массы, и ко второму входу второго блока умножения, а второй - к выходу четвертого сумматора, шестой сумматор, подключенный вторым входом к выходу третьего сумматора, четвертый блок умножения, подключенный вторым входом к выходу второго датчика скорости, установленного в третьей степени подвижности манипулятора, и пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика скорости, к первому входу седьмого сумматора, через релейный блок - к первому входу восьмого сумматора и ко второму входу восьмого сумматора, причем второй вход седьмого сумматора подключен к выходу второго сумматора, а выход – к первому входу первого блока умножения, третий вход восьмого сумматора подключен к выходу пятого блока умножения, а выход - ко второму входу первого сумматора, последовательно соединенные четвертый задатчик сигнала, девятый сумматор, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора и второму входу первого блока умножения, шестой и седьмой блоки умножения и десятый сумматор, выход которого подключен к четвертому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные пятый задатчик сигнала и одиннадцатый сумматор, а также восьмой блок умножения, выход которого подключен ко второму входу десятого сумматора, последовательно соединенные третий датчик скорости, установленный в первой степени подвижности манипулятора, и третий квадратор, выход которого соединен со вторым входом шестого блока умножения, последовательно соединенные третий датчик положения, установленный во второй степени подвижности манипулятора, второй усилитель и первый синусный функциональный преобразователь, выход которого подключен к второму входу седьмого блока умножения, а первый вход восьмого блока умножения через второй косинусный функциональный преобразователь соединен с выходом третьего датчика положения, первый датчик ускорения, установленный на выходном валу электродвигателя, девятый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, его второй вход – к третьему входу первого сумматора и к выходу первого датчика ускорения, а выход – к пятому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные четвертый квадратор, десятый блок умножения, двенадцатый сумматор и одиннадцатый блок умножения, выход которого подключен к шестому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные двенадцатый блок умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего датчика скорости, тринадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика ускорения, установленного в первой степени подвижности манипулятора, тринадцатый сумматор, четырнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора, четырнадцатый сумматор, выход которого подключен к седьмому входу восьмого сумматора, последовательно соединенные пятнадцатый, шестнадцатый и семнадцатый блоки умножения, выход последнего подключен к второму входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные третий косинусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго усилителя, восемнадцатый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего квадратора и второму входу семнадцатого блока умножения, и девятнадцатый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу тринадцатого сумматора, последовательно соединенные четвертый синусный функциональный преобразователь, вход которого подключен к выходу третьего датчика положения, и двадцатый блок умножения, а также двадцать первый блок умножения, первый вход которого подключен к вторым входам одиннадцатого и девятнадцатого блоков умножения, а также к выходу первого датчика скорости, а выход – к третьему входу четырнадцатого сумматора, последовательно соединенные двадцать второй блок умножения, первый вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, и двадцать третий блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика скорости, входу четвертого квадратора и второму входу шестнадцатого блока умножения, последовательно соединенные шестой задатчик сигнала и пятнадцатый сумматор, второй вход которого подключен к выходу датчика массы, а выход – к вторым входам десятого и двадцать второго блоков умножения, последовательно соединенные третий датчик ускорения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, и двадцать четвертый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу двенадцатого сумматора, второй вход - к выходу шестого сумматора и первому входу пятнадцатого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого синусного функционального преобразователя и второму входу двенадцатого блока умножения, дополнительно вводятся четвертый датчик ускорения, установленный в четвертой степени подвижности манипулятора, выход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора, и двадцать пятый блок умножения, выход которого подключен ко второму входу восьмого блока умножения, а также последовательно соединенные дифференциатор, подключенный входом к выходу четвертого датчика ускорения, двадцать пятый блок умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя, и двадцать шестой блок умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора, второму входу двадцатого блока умножения и первому входу двадцать пятого блока умножения, а выход - к четвертому входу четырнадцатого сумматора, а также двадцать седьмой и двадцать восьмой блоки умножения, первые входы которых подключены к выходу одиннадцатого сумматора и к второму входу двадцать пятого блока умножения, вторые входы - к выходам двадцатого и двадцать третьего блоков умножения соответственно, а выходы двадцать седьмого и двадцать восьмого блоков умножения подключены соответственно к второму входу двадцать первого блока умножения и к пятому входу четырнадцатого сумматора. The problem is solved in that in a self-adjusting electric drive of the manipulator containing the first multiplication unit, the first adder, amplifier and electric motor connected directly to the first speed sensor directly and through the gearbox with the first position sensor, the output of which is connected to the first input of the second adder connected the second input to the input of the device, connected in series to the second position sensor installed in the third degree of mobility of the manipulator, the third adder, W the swarm input of which is connected to the output of the first signal generator, the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the second signal generator, the first quadrator, the second multiplication unit, the fifth adder connected by the second input to the output of the third signal generator, and the third through the second quadrator with the output of the third adder, connected in series to the third multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the mass sensor, and to the second input of the second multiplication unit, and the second to the output of the fourth adder, the sixth sum OP connected by the second input to the output of the third adder, the fourth multiplication unit, connected by the second input to the output of the second speed sensor installed in the third degree of mobility of the manipulator, and the fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the first speed sensor, to the first input of the seventh adder through the relay block to the first input of the eighth adder and to the second input of the eighth adder, the second input of the seventh adder connected to the output of the second adder, and the output to the first input of the first block As for multiplication, the third input of the eighth adder is connected to the output of the fifth multiplication unit, and the output is connected to the second input of the first adder, the fourth signal master, the ninth adder, the second input of which is connected to the output of the fifth adder and the second input of the first multiplier, sixth and seventh multiplication units and a tenth adder, the output of which is connected to the fourth input of the eighth adder, the fifth signal adjuster and the eleventh adder, as well as the eighth multiplication unit, the output of which is connected in series It is connected to the second input of the tenth adder, the third speed sensor installed in the first degree of manipulator mobility, and the third quadrator, the output of which connected to the second input of the sixth multiplication unit, the third position sensor installed in the second degree of manipulator mobility, the second amplifier and the first sine functional converter, the output of which is connected to the second input of the seventh multiplication block, and the first input of the eighth multiplication block through the second cosine functional converter is connected to the output of the third position sensor, the first acceleration sensor mounted on the output shaft of the electric motor, the ninth multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the fourth multiplication unit, its second input to the third input of the first adder and to the output of the first acceleration sensor and the output goes to the fifth input of the eighth adder, the fourth quadrator, the tenth multiplication block, the twelfth adder and the eleventh multiplication block, the output of which connected to the sixth input of the eighth adder, the twelfth multiplication unit connected in series, the first input of which is connected to the output of the third speed sensor, the thirteenth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second acceleration sensor installed in the first degree of manipulator mobility, the thirteenth adder, the fourteenth multiplication unit the second input of which is connected to the output of the ninth adder, the fourteenth adder, the output of which is connected to the seventh input of the eighth adder, in series connected the fifteenth, sixteenth and seventeenth multiplication blocks, the output of the latter is connected to the second input of the fourteenth adder, the third cosine functional converter is connected in series, the input of which is connected to the output of the second amplifier, the eighteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the third quadrator and the second input of the seventeenth block multiplication, and the nineteenth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the thirteenth adder, in series connected a frayed sine functional converter, the input of which is connected to the output of the third position sensor, and the twentieth multiplication block, as well as the twenty-first multiplication block, the first input of which is connected to the second inputs of the eleventh and nineteenth multiplication blocks, as well as to the output of the first speed sensor, and the output is to the third input of the fourteenth adder, connected in series to the twenty-second multiplication unit, the first input of which is connected to the output of the second cosine functional converter, and twenty-third the second multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second speed sensor, the input of the fourth quadrator and the second input of the sixteenth multiplication unit, the sixth signal adjuster and the fifteenth adder connected in series, the second input of which is connected to the output of the mass sensor, and the output to the second inputs of the tenth and twenty-second multiplication blocks connected in series to a third acceleration sensor installed in the third degree of mobility of the manipulator, and a twenty-fourth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the twelfth adder, the second input - to the output of the sixth adder and the first input of the fifteenth multiplication block, the second input of which is connected to the output of the first sine function converter and the second input of the twelfth multiplication block, an fourth acceleration sensor installed in the fourth degree of manipulator mobility is additionally introduced, output which is connected to the second input of the eleventh adder, and a twenty-fifth multiplication block, the output of which is connected to the second input of the eighth block of multiplication I, as well as a series-connected differentiator connected to the output of the fourth acceleration sensor, a twenty-fifth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the second cosine functional converter, and a twenty-sixth multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the sixth adder, the second input of the twentieth multiplication block and the first input of the twenty-fifth multiplication block, and the output - to the fourth input of the fourteenth adder, as well as the twenty-seventh and twenty-eighth multiplication blocks, per the outputs of which are connected to the output of the eleventh adder and to the second input of the twenty-fifth multiplication block, the second inputs are to the outputs of the twenty and twenty-third multiplication blocks, respectively, and the outputs of the twenty-seventh and twenty-eighth multiplication blocks are connected respectively to the second input of the twenty-first multiplication block and to the fifth input of the fourteenth adder.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогами и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию «Новизна».A comparative analysis of the proposed technical solution with its analogues and prototype indicates its compliance with the criterion of "Novelty."
Заявленная совокупность признаков, приведенная в отличительной части формулы изобретения, позволяет добиться повышения динамической точности управления рассматриваемым электроприводом манипулятора в условиях существенного и быстрого изменения параметров нагрузки, обусловленного взаимовлиянием между всеми его степенями подвижности.The claimed combination of features, given in the characterizing part of the claims, allows to increase the dynamic accuracy of control of the manipulator in question under conditions of a significant and rapid change in the load parameters due to the interaction between all its degrees of mobility.
Блок-схема предлагаемого самонастраивающегося электропривода манипулятора представлена на фиг.1. На фиг.2 представлена его кинематическая схема.The block diagram of the proposed self-adjusting electric manipulator is shown in figure 1. Figure 2 presents its kinematic diagram.
Самонастраивающийся электропривод манипулятора содержит последовательно соединенные первый блок 1 умножения, первый сумматор 2, усилитель 3 и электродвигатель 4, связанные с первым датчиком 5 скорости непосредственно и через редуктор 6 – с первым датчиком 7 положения, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 8, подключенного вторым входом к входу устройства, последовательно соединенные второй датчик 9 положения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, третий сумматор 10, второй вход которого подключен к выходу первого задатчика 11 сигнала, четвертый сумматор 12, второй вход которого подключен к выходу второго задатчика 13 сигнала, первый квадратор 14, второй блок 15 умножения, пятый сумматор 17, соединенный вторым входом с выходом третьего задатчика 18 сигнала, а третьим - через второй квадратор 19 - с выходом третьего сумматора 10, последовательно соединенные третий блок 20 умножения, первый вход которого подключен к выходу датчика 16 массы и ко второму входу второго блока 15 умножения, а второй - к выходу четвертого сумматора 12, шестой сумматор 21, подключенный вторым входом к выходу третьего сумматора 10, четвертый блок 22 умножения, подключенный вторым входом к выходу второго датчика 23 скорости, установленного в третьей степени подвижности манипулятора, и пятый блок 24 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого датчика 5 скорости, к первому входу седьмого сумматора 25, через релейный блок 26 - к первому входу восьмого сумматора 27 и ко второму входу восьмого сумматора 27, причем второй вход седьмого сумматора 25 подключен к выходу второго сумматора 8, а выход – к первому входу первого блока 1 умножения, третий вход восьмого сумматора 27 подключен к выходу пятого блока 24 умножения, а выход - ко второму входу первого сумматора 2, последовательно соединенные четвертый задатчик 28 сигнала, девятый сумматор 29, второй вход которого подключен к выходу пятого сумматора 17 и второму входу первого блока 1 умножения, шестой 30 и седьмой 31 блоки умножения и десятый сумматор 32, выход которого подключен к четвертому входу восьмого сумматора 27, последовательно соединенные пятый задатчик 33 сигнала и одиннадцатый сумматор 34, а также восьмой блок 35 умножения, выход которого подключен ко второму входу десятого сумматора 32, последовательно соединенные третий датчик 36 скорости, установленный в первой степени подвижности манипулятора, и третий квадратор 37, выход которого соединен со вторым входом шестого блока 30 умножения, последовательно соединенные третий датчик 38 положения, установленный во второй степени подвижности манипулятора, второй усилитель 39 и первый синусный функциональный преобразователь 40, выход которого подключен к второму входу седьмого блока умножения 31, а первый вход восьмого блока 35 умножения через второй косинусный функциональный преобразователь 41 соединен с выходом третьего датчика 38 положения, первый датчик 42 ускорения, установленный на выходном валу электродвигателя 4, девятый блок 43 умножения, первый вход которого подключен к выходу четвертого блока 22 умножения, его второй вход – к третьему входу первого сумматора 2 и к выходу первого датчика 42 ускорения, а выход – к пятому входу восьмого сумматора 27, последовательно соединенные четвертый квадратор 44, десятый блок 45 умножения, двенадцатый сумматор 46 и одиннадцатый блок 47 умножения, выход которого подключен к шестому входу восьмого сумматора 27, последовательно соединенные двенадцатый блок 48 умножения, первый вход которого подключен к выходу третьего датчика 36 скорости, тринадцатый блок 49 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 50 ускорения, установленного в первой степени подвижности манипулятора, тринадцатый сумматор 51, четырнадцатый блок 52 умножения, второй вход которого подключен к выходу девятого сумматора 29, четырнадцатый сумматор 53, выход которого подключен к седьмому входу восьмого сумматора 27, последовательно соединенные пятнадцатый 54, шестнадцатый 55 и семнадцатый 56 блоки умножения, выход последнего подключен к второму входу четырнадцатого сумматора 53, последовательно соединенные третий косинусный функциональный преобразователь 57, вход которого подключен к выходу второго усилителя 39, восемнадцатый блок 58 умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего квадратора 37 и второму входу семнадцатого блока 56 умножения, и девятнадцатый блок 59 умножения, выход которого подключен ко второму входу тринадцатого сумматора 51, последовательно соединенные четвертый синусный функциональный преобразователь 60, вход которого подключен к выходу третьего датчика 38 положения, и двадцатый блок 61 умножения, а также двадцать первый блок 62 умножения, первый вход которого подключен к вторым входам одиннадцатого 47 и девятнадцатого 59 блоков умножения, а также к выходу первого датчика 5 скорости, а выход – к третьему входу четырнадцатого сумматора 53, последовательно соединенные двадцать второй блок 63 умножения, первый вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя 41, и двадцать третий блок 64 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго датчика 23 скорости, входу четвертого квадратора 44 и второму входу шестнадцатого блока 55 умножения, последовательно соединенные шестой задатчик 65 сигнала и пятнадцатый сумматор 66, второй вход которого подключен к выходу датчика 16 массы, а выход – к вторым входам десятого 45 и двадцать второго 63 блоков умножения, последовательно соединенные третий датчик 67 ускорения, установленный в третьей степени подвижности манипулятора, и двадцать четвертый блок 68 умножения, выход которого подключен ко второму входу двенадцатого сумматора 46, второй вход - к выходу шестого сумматора 21 и первому входу пятнадцатого блока 54 умножения, второй вход которого подключен к выходу первого синусного функционального преобразователя 40 и второму входу двенадцатого блока 48 умножения, четвертый датчик 69 ускорения, установленный в четвертой степени подвижности манипулятора, выход которого подключен ко второму входу одиннадцатого сумматора 34, и двадцать пятый блок 70 умножения, выход которого подключен ко второму входу восьмого блока 35 умножения, а также последовательно соединенные дифференциатор 71, подключенный входом к выходу четвертого датчика 69 ускорения, двадцать пятый блок 72 умножения, второй вход которого подключен к выходу второго косинусного функционального преобразователя 41, и двадцать шестой блок 73 умножения, второй вход которого подключен к выходу шестого сумматора 21, второму входу двадцатого блока 61 умножения и первому входу двадцать пятого блока 70 умножения, а выход - к четвертому входу четырнадцатого сумматора 53, а также двадцать седьмой 74 и двадцать восьмой 75 блоки умножения, первые входы которых подключены к выходу одиннадцатого сумматора 34 и к второму входу двадцать пятого блока 70 умножения, вторые входы - к выходам двадцатого 61 и двадцать третьего 64 блоков умножения соответственно, а выходы двадцать седьмого 74 и двадцать восьмого 75 блоков умножения подключены соответственно к второму входу двадцать первого блока 62 умножения и к пятому входу четырнадцатого сумматора 53. Объект управления 76.The self-adjusting manipulator electric drive comprises serially connected the first multiplication unit 1, the first adder 2, the
На фиг. 1 и 2 введены следующие обозначения:
Устройство работает следующим образом. Сигнал ошибки
Электропривод при работе с различными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности манипулятора обладает переменными моментными характеристиками, которые могут меняться в широких пределах. Это снижает качественные показатели электропривода и даже приводит к потере устойчивости его работы.The electric drive when working with various loads, as well as due to the mutual influence of the degrees of mobility of the manipulator, has variable torque characteristics that can vary widely. This reduces the quality of the drive and even leads to a loss of stability of its operation.
Рассматриваемый электропривод управляет обобщенной координатой
На основе уравнений Лагранжа II рода можно показать, что моментное воздействие на выходной вал электропривода, управляющего координатой
где
g - ускорение свободного падения;
С учетом соотношений (1) и (2), а также уравнений механической
где
Из формул (2) и (3) видно, что параметры этого уравнения, а следовательно, и параметры электропривода, управляющего координатой
Первый положительный вход седьмого сумматора 25 (со стороны второго сумматора 8) имеет единичный коэффициент усиления, а его второй отрицательный вход - коэффициент усиления
Положительные входы третьего 10 и четвертого 12 сумматоров имеют единичные коэффициенты усиления. Второй датчик 9 положения измеряет обобщенную координату
На выходе третьего блока 20 умножения формируется сигнал
На выходе пятого задатчика 33 сигнала формируется сигнал g, третий датчик 38 положения измеряет обобщенную координату
Четвертый задатчик 28 сигнала вырабатывает сигнал
Третий датчик 36 скорости измеряет скорость
Положительные входы десятого сумматора 32 имеют единичные коэффициенты усиления, поэтому на его выходе формируется сигнал
Выходной сигнал релейного блока 26 имеет вид
Первый датчик 42 ускорения измеряет ускорение
Второй датчик 50 ускорения измеряет ускорение
На выходе семнадцатого блока 56 умножения формируется сигнал
Первый (со стороны четырнадцатого блока 52 умножения) положительный вход четырнадцатого сумматора 53 имеет коэффициент усиления 2/ip, второй (со стороны семнадцатого блока 56 умножения), четвертый (со стороны шестого блока 73 умножения) и пятый (со стороны двадцать восьмого блока 75 умножения) положительные, а также третий отрицательный (со стороны двадцать первого блока 62 умножения) - коэффициенты усиления 1/(2ip). В результате на выходе четырнадцатого сумматора 53 формируется сигнал
Первый (со стороны релейного блока 26), второй (со стороны первого датчика 5 скорости), третий (со стороны пятого блока 24 умножения) и четвертый (со стороны десятого сумматора 32) положительные входы восьмого сумматора 27 соответственно имеют коэффициенты усиления 1,
Первый (со стороны первого блока 1 умножения), второй (со стороны восьмого сумматора 27) и третий положительные входы первого сумматора 2 соответственно имеют коэффициенты усиления
Поскольку при движении электропривода
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131302A RU2606371C1 (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Self-adjusting electric drive of manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131302A RU2606371C1 (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Self-adjusting electric drive of manipulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2606371C1 true RU2606371C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015131302A RU2606371C1 (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | Self-adjusting electric drive of manipulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2606371C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0120198A1 (en) * | 1983-02-26 | 1984-10-03 | Gesellschaft für digitale Automation mbH | Method of operating an industrial robot in robot kinematic foreign coordinates |
RU2054350C1 (en) * | 1994-05-24 | 1996-02-20 | Дальневосточный государственный технический университет | Device for controlling robot drive |
RU2355563C2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В.Куйбышева) | Robot drive control device |
RU2398672C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-10 | Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) | Robot electric drive |
-
2015
- 2015-07-29 RU RU2015131302A patent/RU2606371C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0120198A1 (en) * | 1983-02-26 | 1984-10-03 | Gesellschaft für digitale Automation mbH | Method of operating an industrial robot in robot kinematic foreign coordinates |
RU2054350C1 (en) * | 1994-05-24 | 1996-02-20 | Дальневосточный государственный технический университет | Device for controlling robot drive |
RU2355563C2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В.В.Куйбышева) | Robot drive control device |
RU2398672C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-10 | Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) | Robot electric drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2631784C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2394674C2 (en) | Self-adaptive electric drive of robot | |
RU2423224C2 (en) | Robot electric drive | |
RU2372186C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2593735C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot | |
RU2608005C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2489250C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2606371C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2562403C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulator | |
RU2606372C1 (en) | Self-adjusting electric drive of manipulator | |
RU2312007C1 (en) | Robot drive control apparatus | |
RU2372638C1 (en) | Self-tuning electric drive for manipulation robot | |
RU2423225C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2425746C2 (en) | Robot electrical drive | |
RU2359306C2 (en) | Self-adapting electric drive of robot | |
RU2453893C1 (en) | Manipulator electric drive | |
RU2705739C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
RU2725447C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
RU2488480C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2434736C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2363972C2 (en) | Robot self-adaptive electric drive | |
RU2424894C1 (en) | Robot electric drive | |
RU2706079C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
RU2705734C1 (en) | Self-tuning electric manipulator drive | |
RU2372185C1 (en) | Self-tuning electric drive of manipulation robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190730 |