SU704774A1 - Устройство дл управлени адаптивным роботом - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ , , . АДАПТИВНЫМ POBOTOM

. Изобретение относитс  к области робототехники и может быть испоЛ1зЗОвано при автоматизации произвбдс вен ных процессов с йспользованиеН 1Гргб- мышленных роботов.: . Известны устройства дл  управлени адаптивным роботом. Устройство 1, содержащее телевизионную камеру, вычислительную машину и исполнительный механизм, имеет сложный алгоритм , поиска ., требует соответствукицей освеще ности объекта и не дает информации о дальности до объекта. . Наиболее близким техническим ре шением к Данному изобретению  вл ет с  устройство, содержащее последовательно Соединенные вычислительный блок, блок управлени , приводы, исполнительный орган и датчики положени , выходы которых подключены к пер вому входу вычислительного блокад и установленный на охвате ультразвуковой датчик 2. К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность бесконтактного определени  местоположени  объекта манипулировани  в трехмерном пространстве, распознавани  его контуров и последующей стыковки с ним схвата робота, особенно в труднодоступных УСЛОВИЯХ из-за близкого расположений преп тствий и в услови х плбХой оптической видимости . --- -- Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства. Данна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит последовательно соединенные первый усилитель, амплитудный детектор, формирователь информационных импульсов, первый триггер, преобразователь длительности импульса в код,счетчик импульсов и регистр, формирователь импульсов стробировани , блок управлени  диапазоном дальности, второй усилитель, генератор счетных импульсов, посл1бдовательно соединенные формирователь задающих «импульсов , генератор несущей частоты и третий усилитель, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов , делитель частоты,коммутатор, первый дешифратор, первый дискретньай фильтр и второй триггер и последовательно соединенные второй дешифратор, второй дискретный фильтр и третий триггер, выход которого и выход второго триггера подключены соответственно к третьему и второму входам вычислительного блока, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторыми входами второго и ЬёГОТрПг:г ё через блок управлени  йиапазоном дальности подключены соответ ственно к четвертому и п тому входам йычйслйтельного блока, второй выход делител  частоты соединен со входами фбрМйрЬваТё й  адагоййх ймггульсбв и формировател  импульсов стробировани выход которого подключен ко вторым входам первого усилител , первого ™-fpftTYepl « n-6t3B6r6 и вт6рЬго;йс:кретных фильтров, третьи входы которых соединены с выходом формировател  информационных импульсов, выход регистра подключен к шестс му входу вычислитёлтБного блойа, а вход Kbвторому выходу преобразовател  дл тёльностги импульса в код, третий вы ход которого соединен со вторым вхо Я:бмсчегт икаимпуЯ срв , второй : вход - с выходом генератора счетных импульсов, а третий вход - со вторым выходом первого триггера и входом второго усилител , выход которого Ш5дключён к седьмому входу вычисли,тельного блока, вход второго дешифратора соединен со вторым выходом ко - мутатора, вход которого подключен к четвертому выходу вычислит кого бЛока, выход третьего усилител соёдинен со входом ультразвукового датчика, вЫход которого подключен Кпервому входу первого усилител , такжё тем, что каждый дискретный фильтр содержит первый инвертор, послёдобазгельно Со единеннйё первый зГлемёнт Й четвёртый триггер и второй элемент И, последовательно соед нённые п тый триггер, первый элемент ИЛИ , третий элемент И, шестой триггер и четвертый элейент И и пос ледовательн6 соединённые второй ин вертор, п тый элемент И и второй элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, а вь1Ход - ко вторым входам ч:ётвёрт6го трйггёрай П тбго трйТггё ра, ВЫХОД которого соёдиМён со вторы входом второго элемента И, выход которого подключен к соответствующем входу блока управлени  диапазоном даль нЬ с тй , выход формировател  информационных импульсов соединен. со вторыми .ходами элемента , И и шестого триггера, а также с пер ™вВй BjidSoM Wepe6rdэлемента И, втррой вход которого И вход й1Гб|зог6 йн вертора подключены к выходу соответ Ствующёго дё111ифра1ора,а выход форми рдвател  импульсов стро6йрованй й со динен со вторым .входой третьего эле мента И и входбмпе1рГвЪ го йМвё ртор а, выход которого подключен ко втс5рому входу чётвертЬго элемента И,выход ™ ётв ёрТогЬ триггера соединён с перв входом п того триггера и вторым входом первого элемен.та ИЛИ. На фиг. 1 изображена функционал йа  йхема сгройства дл  управлени:  адаптивньхм роботом; на. фиг.2-Г1ринципиальна  схема дискретного фильтра. Схемы содержат: вычислительный блок 1, блок управлени  2, приводы 3, исполнительный орган 4, датчики положени  5, ультразвуковой датчик 6, установленный на схвате 7, первый усилитель 8, амплитудный детектор 9, формирователь информацион.ньк импульсов 10, первый триггер .11, второй усилитель 12, генератор счетных импульсов 13, преобразователь длительности импульса в код 14, счетчик .импульсов 15, регистр 16, генератор т акт о Bbix импульсов 17, делитель частоты 18, формироватеЛь импульсов стробировани  . 19, формирователь задающих импульсов 20, генератор несущей частоты 21, третий усилитель 22, .коммутатор 23, первый дешифратор 24, второй дешифратор 25, первый дискретный фильтр 26, второй дискретный фильтр 27, второй триггер 28, третий триггер 29, блок управлени  диапазоном дальности 30, первый элемент И 31, четвертый триггер 32, п тый триггер 33, второй элемент И 34, первый элемент ИЛИ 35, третий эле-. . мент И 36, шестой триггер 37, четвертый элемент И 38, первый инвертор 39, втсэрой инвертор 40, п тый элемент И 41, второй элемент ИЛИ 42,объеК: :манипулировани  43, Устройство работает следующим образом . По внешней команде, поступающей по каналу задани , вычислительный блок 1, перерабатыва  информацию с датчиков положени  5 и информацию задани , выдает соответствующие сигналы в блок управлени  2,. который использует ИХдл  непосредственного управлёни  приводами 3 многостепенного испо.лнител.вного орга.на 4. С помощью последнего охват 7 выводитс  в точку трехмерного пространства, в нёпосредств.еннОй близости от которой , находитс  неориентированный относительно координатных осей объект манипулировани  43.. . Далее вычислительный блок 1 задает первоначальное одиночное сканирующее перемещение схвату 7 и установленному на нем ультразвуковому датчику 6. Ультразвуковые: волны, посылаемые в окружающее пространство ультразвуковым датчиком 6 и отражен ные от преп тстви , улавливаютс  датчиком 6 и.преобразуютс  э элект- . ричаский сигнал, который поступает на лёрвый усилитель 8. Усиленный сигнал дйлёё ;детектируетс  амплитудным дёте;йтором 9 и поступает на формирователь информационных импульсов 10,Представл ющий собой

пороговое устройство/ позвол ющее отстроитс  от помех, амплитуда которых меньше порога срабатывани  формировател  информационных импульсов 10.

Информационный сигнал совместно

с импульсом, стробировани / совпадающим по времени с моментом излучени  пачки ультразвуковых колебаний, поступает на первый триггер 11 с раздельными входами, где временное .запа дывание отраженной ультразвуковой волны, пропорциональное дальности до преп тстви  преобразуетс  в ширин

.импульса, а затем вторым усилителем 12 - в напр жение посто нного тока. Кроме того широтно-импульсный сигнал подаетс  в преобразователь длительности импульса в код 14, где заполн етс  импульсами, вырабатыв.аеЦлми генератором счетных импульсЬв 13, . Число импульсов подсчитываетс  счетч ком импульсов, 15, показани  которого периодически переписываютс  в регистр 16.

Синхронизирующа  импульсна  последовательность генератора тактовых импульсов 17, преобразованна  делителем частоты 18, поступает на формирователь , импульсов стробировани  1 и формирователь задающих импульсов

i20. Первый вырабатывает стррбирующий сигнал определенной ширины дл  запирани  усилител  8 и сброса первого триггера 11, второй. - задающий сигнал , который управл ет генератором несущей частоты 21. На вход третьего усилител  22 поступают пачки высокочастотных импульсов, которые после усилени  возбуждают излучатель ультр звукового датчика 6.

Коэффициент делени  дели.тел  частоты 18 при требуемой частоте задающего сигнала определ ет частоту генератора тактовых импульсов 17 и минимальный временной интервал, а следовательно и минимальную величину выбираемой.зоны дальности. Пр мые и инверсные выходы триггеров, образующих , делитель частоты, с помощью коммутатора 23 по сигналу от вычислительного блока 1 или вручную оператором подключаютс  в соответствующей комбинации на входы первого дешифратора 24 и второго дешифратора 25, чем достигаетс  выбор нужных.

.. интервалов дальности во всем диапазоне измерений.

Таким образом, с выходов дешифраторов на один из входов первого дискретного фильтра 26 и второго дискретного фильтра 27 поступают сигналы разрешенных зон. На второй вход каждого фильтра подаютс  из приёмного тракта (с формировател  .информационных импульсов 10) отраженные от преп тстви  и преобразованные сигналы , несуш.ие информацию о дальности; на тоетий - импульсы стробировани  (с формировател  19). С выходов дискретных фильтров 26 и 27 снимаютс  сигналы достоверного нахождени  преп тстви  в выбранной зоне дальности. Дополнительна  обработ . ка этих сигналов с помощью второго триггера 28, третьего триггера 29 и блокам управлени  диапазоном дальности ЗО обеспечивает получение следующих сигналов, поступающих в вычислительный блок 1 и используемых им дл  управлени  (посредством блока управлени  2) приводами отдельных степене1Е4 свободы робота в цикле распознавани  детали и выработки команды изменени  диапазона 5 дальности по программе дл  последующего сканировани :

со второго триггера 28 - по вление большой дальности;

с третьего триггера 29 - по вление малой дальности;

с блока управлени  диапазоном дальности 30 - переход с большой дальности на малую и переход с малой дальности н.а большую. При 5 этом сигналына сброс триггеров 28 и 29 подаютс  с вычислительного блока 1 .

Дискретные фильтры 26 и 27, вход щие в состав устройства, исклюQ чают вли ние случайных помех, по каким-либо причинам по вившихс  на входе приёмного тракта, на.последующую схему: Это достигаетс  тем, что каждый фильтр пропускает на свой выход в качестве информационного сйг5 нала только тот сигнал с приемного тракта, который по вл етс  в заданном интервале дальности и отсутствует вне его подр д более двух периодов измерени .

0 Таким образом, предлагаемое устройство в совокупности с ультразву . ковым датчиком 6 вырабатывает информационные сигналы, поступающие в вычислительный .блок 1, при пересёче.5 НИИ геометрической осью ультразвукового датчика 6 одного-из характерных контуров исследуемой детали, наход щейс  в- установленной заранее зоне дальности. Характерные контуры детали образуютс  следующими границами

поверхностей; наклонна  плоскость - горизонтальйа  Плоскость, две горизонтальные плоскости разных уровней, линейный горизонтальный контур криво5-линейных поверхностей .

При этом обеспечиваетс  избирательное прослеживание характерных контуров объекта манипулировани  в л зоне измерени , отсечение информации, котора  не .нужна дл  определени  формы и положени , детале.й, и устранение возможных помех.

Claims (2)

1. После первого сканирующего перемещени  схвата 7 происходит локационный захват объекта манипулировани  43. Далее вычислительный блок 1, использу  информацию о дальности до объекта манипулировани  в цифровой форме эб изменении рассто ний J5o ближайшей точки лоцируемой поверхности, о некоторых геометрических размерах объе та манипу шровани   43 по каналу задани , о положени х всех степеней с боды исполнительного органа 4 с дат чиков положени  5, вырабатывает сиг налы управлени  устройством (на переключение коммутатора 23 с целью и менени  разрешенных зон дальностей, на сброс триггеров 28, 29) и приводами 3 через блок управлени  2, обе печива  минимальное число, оптималь ную последовательность и рациональ/Htae траектории последующих сканирую щих перемещений с свата в цикле распознавани  объекта манипулй|5овани  43, нахождени  его точки наведени  и стыковки с ним охвата адаптивного промышленного робота. -Применение изобретени  позвол ет осуществл ть бесконтактное определение формы и расположени  объекта в рабочей зоне робота. Формула изобретени  1. Устройство дл  упра;вЛени  адап тивным роботом, содержащее последовательно соединенные вычислительный блок, блок управлени ,приводы, исполнительный орган-и датчики положенй , Шходы которых подключены к первому входу.вычислительного блока, и установленный на схвате ультразвуковой датчик, отличающеес   тем, что с целью расширени  функциональных возможностей устройства , оно содержит последовательно соединенные первый усилитель,амплитудный детектор, формирователь инфор мационных импульсов, первый триггер , преобразователь длительности импульса в код, счетчик импульсов и регистр, формирователь импульсов стробировани , блок управлени  диапазоном дальности, второй усилитель генератор .счетных импульсов, последовательно соединенные формирователь задающих импульсов, генератор несущей частоты и.третий усилитель,после довательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты коммутатор, первый дешифратор, первы дискретный фильтр и второй триггер и последовател1бНо соединенные второй дешиф затор, второй дискретный фильг и третий триггер, выход которого и выход второго триггера подключены соответственно к третьему и второму входам Вычислительного блока, второй 1 третий выходы которого соединены соответственно со вторыми входами второго и третьего триггеров, первые входы которых через блок управлени  диапазоном дальности подключены соответственна к четвертому и п тому входам вычислительного блока, второй выход делител  частоты соединен со входами формировател  задающих импульсов и формировател  импульсов стробировани , выход которого подключен ко вторым входам первого усилител , первого триггера и первого и второго дискретных фильтров, третьи входы кото;рых соединены с выходом формировател  информационных импульсов , выход регистра подключен к шестому входу вычислительного блока, а второй вход - ко второму выходу преобразовател  длительности импульса ,в код. Третий выход которого соединен со вторым входом счетчика импульсов , второй вход - с выходом генератора счетных импульсов, а третий вход - со вторым выходом первого триггера и входом второго усилител , выход которого подключен к седьмому входу вычислительного блока, вход второго дешифратора соединен со вторым выходом коммутатора, второй вход которого подключен к четвертому выходу вычислительного блока, выход третьего усилител  соединен со входом ультразвукового датчика, выход которого подключен к первому входу Первого усилител .: 2. Устройство по п,1, о т л и а ю щ е е с   тем, что дискретный фильтр Содержит первый инвертор, последовательно соединенные первый элемент И, четвертый триггер и второй элемент И, последовательно соединенные п тый триггер, первый элемент ИЛИ, третий элемент И, шестой триггер И четвертый элемент И и последовательно соединенные второй инвер,тор, п тый элемент И и второй элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, а выход - ко вторым входам четвертого триггера и п того триггера, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, выход которого, подключен к соответствующему входу блока управлени  диапазоном дальности, выход формирог ватёл  информационных импульсов соединен со вторыми входами п того элемёнта И й шест6го триггера, а также с первым входом первого элемента И, второй вход которого и вход второго инвертора подключены к выходу соответствующего дешифратора, а выход формировател  импульсов стробировани  соединен со вторым входом третьего элемента И и входом первого инвертора , выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента И, выход четвертого триггера соединен с первым входом п того триггера и вторым входом первого элемента ИЛИ. Источники информации. прин тые во внимание при экспертизе 5 1.Интегральные poefiti-). Пол ред. Г.Е.Поздн ка М, , Мир , , с;, 87,
2. 2.Пел нин П.Н. Промышленные роботы . М., Машиностроение, 1975, стр. 365 (прототип).