RU2614866C1 - Method of intuitive master control of single-bucket excavator - Google Patents
Method of intuitive master control of single-bucket excavator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614866C1 RU2614866C1 RU2016115314A RU2016115314A RU2614866C1 RU 2614866 C1 RU2614866 C1 RU 2614866C1 RU 2016115314 A RU2016115314 A RU 2016115314A RU 2016115314 A RU2016115314 A RU 2016115314A RU 2614866 C1 RU2614866 C1 RU 2614866C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manipulation handle
- operator
- handle
- excavator
- lever mechanism
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, может быть использовано в ручных гидравлических системах управления подвижными наземными, авиационными и морскими объектами и предназначено для формирования посредством гидрораспределителей команд по четырем каналам управления для одноковшовых экскаваторов с гидроприводом и шести команд для харвестеров и манипуляторов.The invention relates to the field of mechanical engineering, can be used in manual hydraulic control systems for moving land, aviation and marine objects and is intended to form teams using four control channels for hydraulic bucket excavators and six teams for harvesters and manipulators using hydraulic control valves.
Известно ручное управление манипулятором-триподом (патент RU №2501648 МПК B25J 13/02, опубл. 20.12.2013), позволяющее повысить удобство и точность ручного управления манипулятором-триподом за счет производства нескольких одновременно действующих воздействий на объект управления.Known manual control of the manipulator-tripod (patent RU No. 2501648 IPC B25J 13/02, publ. 12/20/2013), which improves the convenience and accuracy of manual control of the manipulator-tripod due to the production of several simultaneously acting effects on the control object.
Недостатками данного технического решения являются невысокая достигаемая точность управления, связанная с физиологически ограниченной возможностью перемещения манипуляционной рукоятки, а также ограничение двумя степенями свободы устройства ручного управления, что существенно ограничивает управленческие возможности оператора.The disadvantages of this technical solution are the low achievable control accuracy associated with the physiologically limited ability to move the manipulation handle, as well as the two degrees of freedom of the manual control device, which significantly limits the operator's managerial capabilities.
Известен способ управления экскаватором HITACHI Zaxis (Руководство для оператора Zaxis 240LC-3330LC-3. Экскаваторы среднего класса. ZX225USRLC-3 [электронный ресурс] // Hitachi Construction Machinery Eurasia. Режим доступа: http://www.hitachicm.ru/Floating-pages/Zagruzka-broshyur/(group)/144 (дата обращения 25.02.2016)) многорычаговой системой.There is a known method of controlling the HITACHI Zaxis excavator (Zaxis Operator's Manual 240LC-3330LC-3. Middle-class excavators. ZX225USRLC-3 [electronic resource] // Hitachi Construction Machinery Eurasia . Access mode: http://www.hitachicm.ru/Floating- pages / Zagruzka-broshyur / (group) / 144 (accessed 02.25.2016)) multi-lever system.
Недостатком способа является необходимость прохождения оператором устройства специальной подготовки, связанная со сложностью управления и необходимостью запоминания порядка действий для осуществления операций исполнительным органом экскаватора.The disadvantage of this method is the need for the operator to undergo special training associated with the complexity of the control and the need to remember the order of operations for operations by the executive body of the excavator.
Наиболее близким является интуитивно копирующий способ управления манипулятором KRAFT GRIPS (Grips [электронный ресурс] // Робототехника. Наука и технология. Режим доступа: http://www.krafttelerobotics.ru/produktsiya.html (дата обращения 25.02.2016)), с 7 степенями свободы, который может быть установлен на различные транспортные средства, при котором в конструкции копирующего манипулятора используется четырехзвенный механизм и интуитивно понятное копирующее управление манипулятором с точной силовой обратной связью, включающее контактную подачу последовательных элементарных команд оператором на звенья исполнительного механизма посредством перемещения закрепленной на консоли манипуляционной рукоятки.The closest is the intuitively copying method of controlling the KRAFT GRIPS manipulator (Grips [electronic resource] // Robotics. Science and technology. Access mode: http://www.krafttelerobotics.ru/produktsiya.html (accessed February 25, 2016)), sec 7 degrees of freedom that can be installed on various vehicles, in which the design of the copy manipulator uses a four-link mechanism and an intuitive copy control of the manipulator with precise power feedback, including contact feed of sequential elements molecular operator commands to the actuator units fixed by moving on the manipulating console handle.
Недостатками способа, реализованного в управлении манипулятора, являются значительные затраты времени на регламентные работы по обслуживанию электрооборудования. Органы управления манипуляторов предполагают вывешенное в пространстве состояние руки оператора с незначительным сопротивлением со стороны рукоятки управления, что в течение короткого времени, в условиях физической, вибрационной и психологической нагрузки, вызывает утомление мышц руки, снижение точности управления и вынужденные перерывы в работе.The disadvantages of the method implemented in the management of the manipulator are significant time spent on routine maintenance of electrical equipment. The controls of the manipulators assume the condition of the operator’s arm posted in space with slight resistance from the side of the control handle, which for a short time, under conditions of physical, vibrational and psychological stress, causes fatigue of the arm muscles, reduced control accuracy and forced interruptions in work.
Задачей изобретения является разработка интуитивно копирующего способа управления многозвенной техникой, оснащенной гидравлическим приводом.The objective of the invention is to develop an intuitive copying method for controlling multi-link equipment equipped with a hydraulic drive.
Техническим результатом является упрощение способа и повышение точности управления исполнительным органом одноковшовых экскаваторов, харвестеров, манипуляторов и повышение производительности труда.The technical result is to simplify the method and improve the accuracy of controlling the executive body of bucket excavators, harvesters, manipulators and increase labor productivity.
Технический результат достигается в способе интуитивно копирующего управления одноковшовым экскаватором, включающем контактную подачу последовательных элементарных команд оператором на звенья исполнительных механизмов перемещением манипуляционной рукоятки, установленной на консоли посредством рычажного механизма, при этом между рычажным механизмом и манипуляционной рукояткой установлен ложемент с вертикальной и горизонтальной податливостью, снабженный регулируемым пружинным весовым компенсатором, и шарнирно связанный с манипуляционной рукояткой, а управление звеньями исполнительных механизмов осуществляется через гидрораспределители движениями биокинематической цепи руки оператора последовательным или одновременным воздействием на манипуляционную рукоятку и ложемент.The technical result is achieved in the method of intuitively copying control of a single-bucket excavator, including contact feed of successive elementary commands by the operator to the links of the actuators by moving the manipulation handle mounted on the console using the lever mechanism, while a lodgement with vertical and horizontal flexibility is installed between the lever mechanism and the manipulation handle, adjustable spring weight compensator, and pivotally connected to mani ulyatsionnoy handle and functioning of the actuators is controlled via valves movements biokinematic hand chain operator sequential or simultaneous action on a manipulating arm and cradle.
Способ интуитивно копирующего управления одноковшовым экскаватором характеризуется тем, что манипуляционная рукоятка снабжена элементами управления харвестерной головкой.The method of intuitively copying control of a single-bucket excavator is characterized in that the handling handle is equipped with harvester head controls.
Для осуществления способа интуитивно копирующего управления одноковшовым экскаватором оператор располагает предплечье руки на ложементе, фиксирует предплечье откидными прихватами и обхватывает кистью манипуляционную рукоятку (регулировка кресла по высоте должна обеспечивать свободное, расслабленное состояние руки на ложементе).To implement the method of intuitively copying control with a single-bucket excavator, the operator places the forearm of the hand on the lodgement, fixes the forearm with folding grips and grabs the manipulation handle with the brush (adjusting the chair in height should ensure a free, relaxed state of the hand on the lodgement).
При этом, регулируемый пружинный весовой компенсатор приводится в положение, при котором гидрораспределитель, связанный с вертикальной податливостью ложемента, занимает нейтральную позицию, после чего осуществляется запуск двигателя и гидропривода экскаватора.At the same time, the adjustable spring weight compensator is brought into a position in which the valve, associated with the vertical compliance of the tool tray, takes a neutral position, after which the engine and the hydraulic drive of the excavator are started.
Действие регулируемого пружинного весового компенсатора позволяет снизить утомляемость мышц руки оператора от ее веса, исключить возможность возникновения тремора от напряжения.The action of an adjustable spring weight compensator allows to reduce the fatigue of the muscles of the operator’s arm from its weight, to exclude the possibility of tremor from stress.
В процессе интуитивно копирующего управления траектория перемещения оператором манипуляционной рукоятки с ложементом относительно консоли, содержащей блоки дистанционного управления гидрораспределителями, будет копироваться траекторией движения стрелы и рукояти экскаватора, а поворот манипуляционной рукоятки относительно кистевого сустава будет копироваться разворотом ковша. Таким образом, предплечье ассоциируется у оператора со стрелой и рукоятью исполнительного органа, а ладонь - с ковшом.In the process of intuitively copying control, the trajectory of movement by the operator of the manipulation handle with the lodgement relative to the console containing the remote control valves, will be copied by the trajectory of the arrow and the excavator handle, and the rotation of the manipulation handle relative to the wrist joint will be copied by turning the bucket. Thus, the forearm is associated with the boom and the handle of the executive body, and the palm of the hand with the bucket.
Сведение всех органов управления звеньями исполнительных механизмов, на один общий узел, в виде подпружиненного ложемента и манипуляционной рукоятки с вертикальной и горизонтальной податливостью, связанных с консолью, содержащей блоки дистанционного управления гидрораспределителями, посредством рычажных механизмов, позволяет осуществить интуитивно копирующее управление одноковшовым экскаватором, давая возможность оператору естественными движениями руки, выполнять последовательные или одновременные движения биокинематической цепи руки и управлять движением ковша экскаватора так, как если бы он был ее продолжением. При этом оператору не требуются специальные умения и навыки.The reduction of all the controls of the links of the actuators to one common unit, in the form of a spring-loaded tool tray and a manipulation handle with vertical and horizontal flexibility, connected to a console containing remote control units of hydraulic distributors, by means of lever mechanisms, allows for intuitively copying control of a single-bucket excavator, making it possible operator with natural hand movements, perform sequential or simultaneous biokinematic movements enu hands and manage the excavator motion as if it were an extension of her. Moreover, the operator does not require special skills.
Интуитивно копирующий способ управления исключает возможность несогласованных и ошибочных действий оператора при возникновении нештатных ситуаций, способствует снижению психологического напряжения и усталости, обеспечивает повышение точности управления экскаватором и производительности труда.Intuitively copying control method eliminates the possibility of inconsistent and erroneous operator actions in case of emergency, helps to reduce psychological stress and fatigue, provides increased accuracy of excavator control and labor productivity.
Следствием этого является расширение профессионально пригодного к управлению одноковшовыми экскаваторами и харвестерами контингента и сокращение сроков его подготовки.The consequence of this is the expansion of the contingent professionally suitable for managing single-bucket excavators and harvesters and shortening the time for its preparation.
На фиг. 1 показан общий вид органа управления одноковшовым экскаватором, на фиг. 2 показан орган управления харвестером, вид в плане.In FIG. 1 shows a general view of the governing body of a single bucket excavator; FIG. 2 shows a harvester control, plan view.
Орган управления одноковшовым экскаватором (по фигуре 1) состоит из ложемента 1 с манипуляционной рукояткой 2 и обхватами 3, рычажного механизма 4 с регулировочным весовым компенсатором 5 и блоками дистанционного управления золотниками гидроприводов рабочих органов экскаватора, объединенных в консоли 6.The control unit for a single-bucket excavator (according to figure 1) consists of a
Одним из эффективных подходов к экономичной заготовке леса является использование экскаватора с установленной на него харвестерной головкой. Предлагаемый интуитивно копирующий способ управления подходит и эффективен при управлении харвестерной головкой. Для этого манипуляционная рукоятка снабжается дополнительными элементами управления харвестерной головкой, а именно: шарниром 7 (фиг. 2), обеспечивающим поворот манипуляционной рукоятки относительно продольной оси ложемента с тросовым приводом к блоку дистанционного управления гидрораспределителями, обеспечивающими, соответственно, крен захвата харвестерной головки относительно рукояти, ручным рычагом мотоциклетного типа 8 с тросовым приводом, осуществляющим срабатывание захвата и его развод, а также кнопочным включателем 9, на торце манипуляционной рукоятки 2, предназначенным для включения режущего инструмента, и кнопочным включателем 10 запуска сучкореза и механизма протаскивания.One of the effective approaches to economical logging is to use an excavator with a harvester head mounted on it. The proposed intuitively copying control method is suitable and effective in controlling the harvester head. For this, the manipulation handle is equipped with additional controls of the harvester head, namely: a hinge 7 (Fig. 2), which provides rotation of the manipulation handle relative to the longitudinal axis of the tool tray with a cable drive to the remote control unit of the control valves, which, respectively, provide a roll of capture of the harvester head relative to the handle, the manual lever of a motorcycle type 8 with a cable drive that engages the grip and distributes it, as well as a
Пример 1Example 1
Интуитивно копирующий способ управления одноковшовым экскаватором осуществляется следующим образом.The intuitively copying method for controlling a single-bucket excavator is as follows.
Оператор выполняет посадку в кресло, укладывает предплечье правой руки на ложемент 1 и обхватывает кистью руки манипуляционную рукоятку 2. Посредством откидных обхватов 3 фиксирует предплечье руки относительно ложемента 1. Используя регулируемый пружинный весовой компенсатор 4 выставляет рычаги 5 подъема и поворота стрелы в положение, соответствующее нейтральному положению блоков дистанционного управления золотниками гидрораспределителей, агрегатированных консолью 6. При этом посадка машиниста в кресле должна быть удобной и свободной, а предплечье руки без напряжения располагаться на ложементе 1, без усилия обхватывая манипуляционную рукоятку 2. После этих подготовительных операций следует запуск двигателя с гидроприводом.The operator lands in the chair, puts the forearm of the right hand on the
При подъеме оператором запястья правой руки вверх относительно локтя, обращенная к манипуляционной рукоятке часть ложемента 1 также поднимается, вызывая, посредством рычажного механизма, срабатывание соответствующего блока дистанционного управления золотником гидропривода и осуществляя подъем стрелы экскаватора. При опускании запястья руки относительно локтя происходит опускание стрелы.When the operator lifts the wrists of the right hand upward relative to the elbow, the part of the
При повороте манипуляционной рукоятки 2 с ложементом 1 в горизонтальной плоскости направо обеспечивается поворот платформы экскаватора со стрелой относительно шасси по часовой стрелке. Поворот манипуляционной рукоятки с ложементом в другую сторону приведет к соответствующему повороту и платформы экскаватора.When the
Перемещение манипуляционной рукоятки 2 с ложементом 1 вдоль его продольной оси от консоли обеспечивает перемещение рукояти экскаватора вперед. Движение ложемента 1 в обратном направлении вызывает и соответствующее движение рукояти.The movement of the
Поворот запястьем манипуляционной рукоятки 2 в вертикальной плоскости относительно ложемента 1 в направлении от себя вызовет соответственный поворот ковша, а поворот ее в обратном направлении и к соответствующему обратному повороту ковша.Rotation of the
Кинематика рычажного механизма обеспечивает возможность не только последовательного, но и одновременного выполнения рабочих движений исполнительным органом экскаватора.The kinematics of the linkage mechanism provides the possibility of not only sequential, but also simultaneous execution of working movements by the executive body of the excavator.
Пример 2Example 2
Интуитивно копирующий способ управления харвестером осуществляется следующим образом.The intuitively copying method of managing the harvester is as follows.
Подготовительные операции, включая запуск двигателя, аналогичны подготовке экскаватора.Preparatory operations, including starting the engine, are similar to preparing an excavator.
Манипулируя ложементом 1 с манипуляционной рукояткой 2, оператор подводит захват харвестерной головки до соприкосновения со стволом дерева, поджав пальцами рычаг 8 к манипуляционной рукоятке 2, оператор осуществляет захват и удержание ствола. Удерживая рычаг 8, нажатием большим пальцем руки кнопочного включателя 9 производится запуск режущего инструмента для выполнения среза. При этом оператор должен обеспечить незначительный натяг ствола вверх во избежание заклинивания режущего инструмента при завершении реза. Отпускание кнопочного включателя 9 приводит к отключению режущего инструмента.By manipulating the tool tray 1 with the
Поворот запястьем оператора манипуляционной рукоятки 2 в вертикальной плоскости относительно ложемента 1 в направлении от себя вызовет крен срезанного дерева от экскаватора, а при повороте к себе крен его к экскаватору.Rotation of the manipulation handle 2 by the operator’s wrist in a vertical plane relative to the
Поворот запястьем оператора манипуляционной рукоятки 2 относительно продольной оси ложемента 1 по часовой стрелке или против нее приведет к крену в соответственном направлении срезанного дерева.Turning the
По завершению валки дерева оператор кнопкой 10 включает сучкорез с механизмом протаскивания дерева и его распиловкой на части.Upon completion of the tree felling, the
Манипулируя предплечьем и кистью руки, оператор перемещает срезанный ствол в зону складирования и, отпуская рычаг 8, разжимает захват харвестерной головки, освобождая срезанный ствол.Manipulating the forearm and hand, the operator moves the cut trunk to the storage area and, releasing the lever 8, unclenches the capture of the harvester head, freeing the cut trunk.
Таким образом, способ интуитивно копирующего управления одноковшовым экскаватором, при котором управление звеньями исполнительных механизмов осуществляется через гидрораспределители движениями биокинематической цепи руки оператора последовательным или одновременным воздействием на манипуляционную рукоятку и подпружиненный ложемент, соединенных посредством рычажных механизмов с консолью, содержащей блоки дистанционного управления гидрораспределителями, обеспечивает повышение точности управления исполнительными механизмами, и производительности труда на одноковшовых экскаваторах, харвестерах и манипуляторах, исключает длительную практику, основанную на мнемонике, при подготовке операторов.Thus, the method of intuitively copying control of a single-bucket excavator, in which the links of the actuators are controlled by hydraulic movements of the biokinematic chain of the operator’s hands by sequential or simultaneous exposure of the manipulation handle and the spring-loaded lodgement, connected by lever mechanisms to a console containing remote control valves of hydraulic distributors, provides precision control of actuators, and labor productivity on single-bucket excavators, harvesters and manipulators, eliminates long-term practice based on mnemonics in the preparation of operators.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115314A RU2614866C1 (en) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Method of intuitive master control of single-bucket excavator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115314A RU2614866C1 (en) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Method of intuitive master control of single-bucket excavator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2614866C1 true RU2614866C1 (en) | 2017-03-30 |
Family
ID=58507084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016115314A RU2614866C1 (en) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Method of intuitive master control of single-bucket excavator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2614866C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU118342A1 (en) * | 1956-01-05 | 1957-11-30 | И.Л. Беркман | Follow Automatic Control System |
SU547337A1 (en) * | 1972-10-20 | 1977-02-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Монтажным И Специальным Строительным Работам | Master manipulator |
SU1646842A1 (en) * | 1989-06-14 | 1991-05-07 | Донецкий Филиал Государственного Проектно-Конструкторского И Научно-Исследовательского Института По Автоматизации Угольной Промышленности "Гипроуглеавтоматизация" | Slave manipulator |
US5116180A (en) * | 1988-07-18 | 1992-05-26 | Spar Aerospace Limited | Human-in-the-loop machine control loop |
RU2501648C2 (en) * | 2011-11-10 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия | Device for manual control over tripod manipulator |
-
2016
- 2016-04-19 RU RU2016115314A patent/RU2614866C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU118342A1 (en) * | 1956-01-05 | 1957-11-30 | И.Л. Беркман | Follow Automatic Control System |
SU547337A1 (en) * | 1972-10-20 | 1977-02-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Монтажным И Специальным Строительным Работам | Master manipulator |
US5116180A (en) * | 1988-07-18 | 1992-05-26 | Spar Aerospace Limited | Human-in-the-loop machine control loop |
SU1646842A1 (en) * | 1989-06-14 | 1991-05-07 | Донецкий Филиал Государственного Проектно-Конструкторского И Научно-Исследовательского Института По Автоматизации Угольной Промышленности "Гипроуглеавтоматизация" | Slave manipulator |
RU2501648C2 (en) * | 2011-11-10 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия | Device for manual control over tripod manipulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010045532B4 (en) | Roboterdaumenanodnung | |
US8511964B2 (en) | Humanoid robot | |
DE102013113459B4 (en) | INTUITIVE GRID CONTROL FOR A MULTIPLE ROBOT GRIPPER | |
EP0097191B1 (en) | Mounting robot | |
EP1335074A1 (en) | Control apparatus for the arm of a working machine in form of a kinematically similar reduced scale lever assembly | |
EP2868445A1 (en) | Method for programming sequences of movements of a redundant industrial robot and associated industrial robot | |
WO2010069429A1 (en) | Method and device for inputting commands into a control of a manipulator | |
EP2905111A2 (en) | Method for programming an industrial robot and associated industrial robot | |
DE102012213957B4 (en) | Quick calculation of grip contacts for a serial robot | |
DE102010045531A1 (en) | Serial elastic rotary actuator | |
EP1650358A3 (en) | Control system for coordinated control of a boom of a working vehicle | |
Giri et al. | Continuum robots and underactuated grasping | |
DE8434357U1 (en) | GRIPPER HAND AT A MANIPULATOR | |
Hollerbach et al. | Anthropomorphic robots and human interactions | |
DE3806778A1 (en) | CONTROL DEVICE | |
DE102015210218A1 (en) | Method for operating a robot, associated robot with a vibration device and robot workstation | |
DE102011117094A1 (en) | ROBUST OPERATION OF SEWN-DRIVEN ROBOT FINGERS USING POWER AND POSITION-BASED TAX LAWS | |
DE102010045526B4 (en) | Packaging of actuators and electronics for an extrinsic humanoid hand | |
WO2018010842A1 (en) | Redundancy resolution for a redundant manipulator | |
RU2614866C1 (en) | Method of intuitive master control of single-bucket excavator | |
Li et al. | A reconfigurable three-finger robotic gripper | |
RU170704U1 (en) | DEVICE FOR INTUITIVE COPYING OF A SINGLE BUCKET EXCAVATOR | |
Niola et al. | An underactuated mechanical hand prosthesys by IFToMM ITALY | |
JPS62208103A (en) | Robot motion control system | |
Guan et al. | Structural Design and Kinematics Simulation of Adaptive Underactuated Bionic Manipulator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180420 |