SU1717336A1 - Телеуправл емый манипул ционный комплекс - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к полуавтоматическому телеуправлению манипул торами. Цель - повышение эффективности телеуправлени  манипул тором, облегчение работы оператора, повышение качества и увеличение скорости выполнени  операций. Задающа  руко тка (Р) установлена на поворотном основании (О), соединенном механической св зью с указателем (У) положени  телекамеры (Т). Оператор управл ет положением Т, враща  У. При этом одновременно с У вращаетс  О на котором установлена Р. В такой системе телеуправлени  манипул тором независимо от положени  Т сохран етс  неизменной зависимость между направлением движени  Р и направлением движени  схвата манимпул тора, наблюдаемым на экране телемонитора. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области управлени  манипул ционными системами, а именно к средствам дл  полуавтоматического управлени , объектами, имеющими несколько степеней подвижности.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности управлени ..

На фиг. 1 изображена функциональна  схема телеуправл емого манипул ционного комплекса (вид сверху на рабочую, зону манипул тора и вид сбйку на задающую руко тку и указатель положени  телекамеры); на фиг. 2 - задающа  руко тка и указатель положени  телекамеры, вид сверху.

Телеуправл емый манипул ционный комплекс содержит манипул тор 1 с первым 2, вторым 3 и третьим 4 взаимно ортогональными , телескопическими перемещаемыми звень ми, задающую руко тку 5, имеющую первую б и вторую 7 вращательные степени подвижности с взаимно ортогональными ос ми вращени  и третью 8 телескопическую степень подвижности, ось которой перпендикул рна оси вращени  второй степени 7 подвижности, первый 9, второй ТО и третий 11 датчики положени , установленные соответственно на первой 6, второй 7 и третьей 8 степен х подвижности задающей руко тки 5, выходы которых электрически соединены с соответствующими входами след щих по скорости систем 12-14 управлени  соответствующими звень ми 2-4 манипул тора 1, указатель 15 положени  телекамеры 16, механически соединенный с .четвертым датчиком 17 положени , выход которого электрически соединен с входом след и1ей по углу системы 18 управлени  положением телекамеры 16 с осью 19 вращени , параллельной продольной оси третьего звена 4 манипул тора 1, и телемонитор 20.

Задающа  руко тка 5 установлена на поворотном основании 21 с осью 22 вращени , параллельной изображению на экране телемонитора 20 третьего звена 4 манипул тора 1, причем поворотное основание св зано с указателем 15 положени  телекамеры механической св зью с передаточным

С

w

отношением, равным единице, таким, образом , что это основание 21 и указатель 15 (положени  телекамеры имеют противоположные направлени  вращени , при этом в начальном положении 23 оптическа  ось 24 телекамеры 16 параллельна продольной оси первого звена 2 манипул тора 1, а ось вращени  первой степени 6 подвижности задающей руко тки 5 параллельна плоскости экрана телемонитора 23.

Схват 25 манипул тора может занимать любое положение в рабочей зоне 26 манипул тора . С рабочей зоной манипул тора св зана права  ортогональна  система координат X, Y, Z таким образом, что движе- нию схвата вдоль осей координат соответствует телескопическое перемещение первого, второго и третьего звеньев манипул тора . Скорость движени  схвата V имеет проекции на оси координат соответ- ственно Vx, Vy, Vz, что соответствует скорост м перемещени  первого, второго и третьего звеньев манипул тора. С основанием 21, на котором установлена задающа  руко тка 5, св зана система координат Х|, YI (фиг, 2). Ось Xi ортогональна оси вращени  первой степени 6 подвижности, а ось YI ортогональна оси вращени  второй степени 7 подвижности задающей руко тки 5. Система координат Xi, YI расположена в пло- скости, перпендикул рной оси 22 вращени  основани  21. Величина А отклонени  задающей руко тки имеет проекции на ос х Xi, YI соответственно Axt, Ау1 и задает движени  звеньев м-анипул тора Vx KAxi; , где К - коэффициент пропорциональности след щих систем, Телескопические перемещени  третьей степени 8 подвижности задающей руко тки 5 задают скорость Vz. Нулевым отклонени м в первой 6, второй 7 и третьей 8 степен х подвижности задающей руко тки 5 соответствует не- подвижное положение звеньев манипул тора 1.

Телеуправл емый комплекс работает следующим образом,

Величину и направление скорости движени  схвата 25 манипул тора оператор задает , отклон   задающую руко тку 5 в требуемом направлении. Сигналы, снимаемые с датчиков 9-11 положени , уста нов- ленных в соответствующих степен х подвижности задающей руко тки 5 поступают на входы соответствующих след щих систем 12-14 и определ ют скорости движени  звеньев 2-4 манипул тора 1.

Враща  указатель 15 положени  телекамеры , оператор задает необходимое в данный момент угловое положение телекамеры 16. Сигнал с выхода четвертого датчика 17 положени  поступает на вход след щей системы 18 управлени  положени  телекамеры , котора  работает таким образом, что угол поворота телекамеры равен углу поворота указател  положени  телекамеры. При любом положении телекамеры движению третьего звена манипул тора 1 соответствует движение изображени  схвата манипул тора на экране телемонитора в направлении , параллельном оси 22 вращени  основани  21.

В начальном положении, когда угол а равен нулю, оптическа  ось 24 телекамеры 16 параллельна оси X, а ось Xi перпендикул рна поверхности экрана телемонитора. Дл  задани  движени  схвата манипул тора , например, в направлении, параллельном оптической оси телекамеры, оператор отклон ет задающую руко тку в плоскости, перпендикул рной поверхности экрана телемонитора . Величина А отклонени  задающей руко тки при этом будет иметь проекции на ос х Xi, YI соответственно и Ayi 0. Это соответствует движению первого звена 2 манипул тора вдоль оси X со скоростью , т. е. движению схвата манипул тора в направлении, параллельном оптической оси телекамеры.

Дл  задани  любого другого положени  Телекамеры 16, когда оптическа  ось 24 отклонена от начального положени  23 на угол а, оператор поворачивает указатель 15 положени  на угол а, при этом основание 21, на котором установлена задающа  руко тка 5, тоже поворачиваетс . Указатель 15 и основание 21 св заны механической св зью с передаточным отношением, равным единице , и имеют противоположные направлени  вращени. Дл  задани  движени  схвата манипул тора в направлении, параллельном оптической оси телекамеры, оператор оп ть отклон ет задающую руко тку в плоскости, перпендикул рной поверхности экрана телемонитора . Величина А отклонени  задающей руко тки (фиг. 2) в этом случае будет иметь следующие проекции на ос х Xi, YI: a; a . Этому режиму будет соответствовать движение звеньев манипул тора со скорост ми Vx KAcosa ; Vy KAsir. а. Схват 25 манипул тора 1 (фиг, 1} в этом случае будет двигатьс  тоже в направлении , параллельном направлению оптической оси телекамеры со скоростью V-KA. То есть в описываемой телеуправл емой манипул ционной системе при любом положении телекамеры 16 движению схвата 25 манипул тора 1 в направлении, параллельном оптической оси 24 телекамеры 16, соответствует отклонение задающей руко тки 5

в плоскости, перпендикул рной поверхности экрана телемонитора 20.

При любом положении телекамеры 16 движению схвата 25 в направлении, ортогональном оптической оси 24 телекамеры 16, соответствует отклонение задающей руко тки 5 в плоскости, параллельной поверхности экрана телемонитора 20. Тот же самый режим работы будет иметь место и при любом движении схвата 25 относительно о пти- ческой оси 24 телекамеры 16,

Преимуществом предлагаемого телеуправл емого манипул ционного комплекса  вл етс  то, что при любом положении телекамеры 16 сохран етс  неизменной взаи- мосв зь между направлением движени  схвата 25 манипул тора 1, наблюдаемого на экране телемонитора 20, и направлением движени  задающей руко тки. Это существенно облегчает работу оператора, повыша- ет эффективность управлени , а следовательно, производительность и точность работы оператора.

Ф ормул а изобретен и  . Телеуправл емый манипул ционный комплекс, содержащий многостепенной манипул тор , задающую руко тку, имеющую

число степеней подвижности, равное числу степеней подвижности манипул тора, датчики положени , установленные в системах подвижности задающей руко тки, выходы которых электрически соединены с соответствующими входами след щих систем управлени  соответствующих степеней подвижности манипул тора, указатель положени  телекамеры, механически соединенный с соответствующим датчиком положени , выход которого электрически соединен с входом след щей по углу системы управлени  положени  телекамеры, и телемонитор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности управлени , задающа  руко тка установлена на поворотном основании, ось вращени  которого ориентирована относительно основани  задающей руко тки под тем же углом, под каким ось вращени  телекамеры ориентирована относительно основани  манипул тора , причем поворотное основание св зано с указателем положени  телекамеры , например, механической св зью с передаточным отношением, равным единице, так, что это основание и указатель положени  телекамеры имеют противоположные направлени  вращени .

Физ.1

Claims (1)

1. Формула изобретения 25

   Телеуправляемый манипуляционный комплекс, содержащий многостепенной манипулятор, задающую рукоятку, имеющую число степеней подвижности, равное числу степеней подвижности манипулятора, датчики положения, установленные в системах подвижности задающей рукоятки, выходы 5 которых электрически соединены с соответствующими входами следящих систем управления соответствующих степеней подвижности манипулятора, указатель положения телекамеры, механически соеди- : 10 ценный с соответствующим датчиком положения, выход которого электрически соединен с входом следящей по углу системы управления положения телекамеры, и телемонитор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 15 с целью повышения эффективности управления, задающая рукоятка установлена на поворотном основании, ось вращения которого ориентирована относительно основания задающей рукоятки под тем же углом, 20 под каким ось вращения телекамеры ориентирована относительно основания манипулятора, причем поворотное основание связано с указателем положения телекамеры, например, механической связью с пере25 даточным отношением, равным единице, так, что это основание и указатель положения телекамеры имеют противоположные направления вращения.