SU985762A1 - Устройство дл программного управлени многокоординатным манипул тором - Google Patents

Description

Изобретение относится к системам цифрового программного управления многскоординатным манипулятором, рабочий орган которого перемещается по заданному контуру, например для окраски или газовой резки. ⁵

Известна система для контурного управления промышленным роботом, содержащая блок памяти, приводы, датчики обратной связи по положению £1 ] .

Для обеспечения необходимой точности перемещения рабочего органа по заА данному контуру система осуществляет управление по абсолютному значению каждой координаты и по скорости. Для этого ¹⁵ система по каждой координате имеет дополнительно блок задания скорости и датчик скорости, что усложняет систему. Недостатком системы является большой вес, применяемых в ней в качестве датчиков скорости тахогенераторов, которые размешаются на соответствующих приводах звеньев манипулятора, утяжо2 ляют руку, повышают ее инерционность и величины динамических ошибок, перемещения рабочего органа.

Наиболее близкой к предлагаемой является система программного управления промышленным роботом, содержащая генератор импульсов, логический блок, блок набора переключателей блок памяти и дешифратор [ 2 ] .

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и невозможность вычисления регулирующего воздействия, отсутствие возможности компенсации скоростной ошибки.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления многокоординатным манипулятором, содержащее генератор тактовых импульсов, входом соединенный с первым входом логического блока, блок набора переключателей, блок памяти, первым выходом подключенный к входу дешифратора, демультиплексор, и датчики положения, введены мультиплексор, и вычислительный блок, выходом соединенный с входом демультиплексора, первым входом - с выходом блока памяти, вторым входом с вторым выходом логического блока, третий выход которого подключен к первому входу мультиплексора, вторым входом соединенного с выходом блока набора переключателей, а третьими входами ; с выходами датчиков положения, вторйй выход блока памяти подключен к входу логического блока, а также тем, что логический блок содержит выключатель, элемент ИЛИ, счетчик номера координат и последоватедтэно соединенный первый делитель частоты, RS -триггер, генератор импульсов, и второй делитель частоты, выход которого подключен на 5 -вход R5 -триггера, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом первого делителя частоты и входом блока, а выход элемента ИЛИ - с вторым выходом блока, выход счетчика номера координат подключей к третьему выходу блока, а первый выход к выключателю.

. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема логического блока.

Устройство содержит датчик 1 обратной связи, мельтиплексор 2, генератор 3 тактовых импульсов, блок 4 памяти, вычислительный блок 5, арифметический блок 6, оперативный запоминающий элемент 7, постоянный запоминающий 8 элемент, логический блок 9, демультиплексор 10, приводы 11, набор 12 переключателей, дешифратор 13. Логический блок 9 содержит первый делитель 14 частоты, RS -триггер 15, счетчик 16 номера координат, генератор 17 импульсов, второй делитель 18 частоты и элемент ИЛИ 19.

Устройство содержит датчики 1 обратной связиj число которых равно числу координат манипулятора. В качестве датчиков обратной связи используются кодовые датчики, или импульсные и аналоговые датчики с соответствующими преобразователями положения в код. Мультиплексор 2 служит для преобразования η -разрядной входной информации по N -каналам в один канал с определенной последовательностью и частотой, определяемой генератором 3 тактовых у

985762 4 импульсов. Блок 4 памяти представляет собой накопитель на магнитной ленте (магнитофон), на магнитных дисках и т.п.

Вычислительный блок 5 служит для вычисления регулирующего воздействия .по закону ^К4; ^{й Х}ВхН^Х0ЫХ,^{+ Κ}2ΐ ^<jX0blxJ где *ВХ ^Х8ЫХ;

регулирующее воздействие по j -ко· координате; текущее значение программы по соответствующей координате;

текущее значение координаты по показанию датчика обратной связи; ^Δ*ΒΧ; ^ий^вых^ “ прирдщения соответвтенно значений X _вх и X вы* за период управления.

В вычислительный блок 5 входят арифметический блок 6, оперативный запоминающий элемент 7 для хранения, значений координат X _8х-и Х_вых. предыдущего периода, необходимых для вычисления значений соответствующих приращений ^ΔΧβχ$ ^{и δΧ}8Βιχ·,» ^а также постоянный запоминающий элемент 8 для хранения значений коэффициентов К и К₂, постоянных для данного манипулятора. Логический блок 9 служит для координации и выдачи управляющих воздействий на все блоки системы, более рациональной является замена вычислительного блока 5 и логического блока 9 дешевой микро-ЭВМ с небольшим количеством разрядов и невысоким быстродействием.

Демультиплексор 10 служит для подключения к выходу вычислительного бло- ка 5’ привода 11 соответствующей координаты. Устройство имеет блок 12, служащий для записи технологических команд при обучении, представляющих собой набор переключателей, которые переключаются вместо нескольких незадействованных разрядов ΐ -координаты. Выделение записанных команд и подача их на технологическое оборудование осуществляется дешифратором 13 технологических команд.

' 985762 6

Устройство работает следующим об- _ч разом.

В процессе обучения перемешают исполнительный орган манипулятора по необходимой траектории и с требуемой 5 скоростью. При этом информация с датчиков 1 обратной связи поочередно с частотой генератора 3 Тактовых импульсов (например 5 кГц) через мультиплексор 2 поступает на блок 4 памяти и за— Ю писывается.

При воспроизведении информации для выполнения манипулятором работы из блока 4 памяти в вычислительный блок 5 поступают поочередно значения Χ&χ· 15 программы в том же порядке, в котором они были записаны при обучении, и с той же частотой (5 кГц). Логический блок 9 определяет номер координаты, по которой в данный момент поступает 20 информация из блока памяти и со своего второго .выхода подает сигнал номера координаты на мультиплексор 2 и демультиплексор 10, обеспечивая этим самым подключение к вычислительному 25 блоку 5 задатчика 1 обратной связи и привода 11' соответствующей координаты.

Со второго выхода логического блока 9 на третий вход вычислительного блока 5 подаются импульсы с частотой 5 кГц, 30 обеспечивающие продвижение поступающего последовательного кода программы в параллельный код, а после каждого η -го импульса (завершающего прием η —разрядного кода программы по координате) 35 в паузе подается серия импульсов вьь сокой частоты, ,, например 500 кГц, обеспечивающая управление операциями вычисления регулирующего воздействия в соответствии с приведенной выше форму— 40 лой и обработку его приводом 11 данной координаты. Затем блок 4 памяти выдает программу по следующей координате, которая обрабатывается аналогичным образом. для управления приводом этой коор- ₄₅ динаты.

Введением в}регулирующее возней— < ствие величины · X _вх , пропорциональной первой разности от программы, достигается компенсация скоростной ошибки в соответствии, с комбинированным принципом управления. Введение величины Kj Δ Х_ВЬ(Х, пропорциональной первой разности от перемещения позволяет осуществить обратную связь по скорости без применения тахогенератора. Так как ин- ⁵⁵ тервал дискретности (при частоте тактовых импульсов 5 кГц, число координат манипулятора N =6 и количестве разра-” дов кода по координате г» =12 интервал дискретности равен 0,0144, с) значитель, но меньше постоянных времени инерционных звеньев, входящих в систему, то погрешность от замены производных конечными разностями достаточно мала. Экономический эффект от упрощения конструкции составит 7,0 тыс. руб. на одну систему в сравнении с аналогичной по назначению и техническим характеристикам системой УКМ-662,

Claims (2)

1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОКООРДИНАТНЫМ МАНИПУЛЯТОРОМ Изобретение относитс  к системам цифрового программного управлени  многокоординатным манипул тором, рабочий орган которого перемещаетс  по заданному контуру, например дл  окраски или газовой резки. Известна система дл  контурного управлени  промышленным роботом, содер жаша  блок пам ти, приводы, датчики обратной св зи по положению С1 3 Дл  обеспечени  необходимой точности перемещени  рабочего органа по заЛ данному контуру система осуществл ет управление по абсолютному значению каж дой координаты и по скорости. Дл  этого система по каждой координате имеет дополнительно блок задани  скорости и датчик скорости, что усложн ет систему. Недостатком системы  вл етс  большой вес, примен емых в ней в качестве дат чиков скорости тахогенераторов, которые размещакггс  на соответствующих приводах звеньев манипул тора, ут ж&amp;л ют руку, повышают ее инерционность и величины динамических ошибок, пер&amp;мешени  рабочего органа. Наиболее близкой к предлагаемой 5гол етс  система программного упра&amp;лени  промышленным роботом, содержаща  генератор импульсов, логический блок, блок набора переключателей блок пам ти и дешифратор 2 . Недостатками известного устройства  вл ютс  сложность конструкции и невозможность вычислени  регулирующего воздействи , отсутствие возможности кок пенсации скоростной ошибки. Цель изобретени  - упрощение конструкции . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  программного управлени  многокоординатным манипул тором , содержащее генератор тактовых импульсов, входом соединенный с первым входом логического блока, блок набора ереключателей, блок пам ти, первым выходом подключенный к входу дешифратора, демуль типлексор, и датчики положени , введ&amp;ны мультиплексор, и вычислительный блок, выходом соединенный с входом демультиллексора, первым входом - с выходом блока пам ти, вторым входом - с вторым выходом логического блока, третий выход которого подключен к первому входу мультиплексора, вторым входом соединенного с выходом бло1са набо ра переключателей, а третьими входами с выходами датчиков положени , вторбй выход блока пам ти подключен к входу логического блока, а также тем, что логический блок содержит выключатель, элемент ИЛИ, счетчик номера координат и последоватедьно соединенный первый делитель частоты, S -триггер, генератор импульсов, и второй делитель частоты , выход которого подключен на 5 -вхо RB -триггера, вйход генератора импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом первого делител  частоты и входом блока, а овыход элемента ИЛИ - с вторым выходом блока, выход счетчика номера координат подключен к третьему выходу блока, а первый выход к выключателю . . На фиг. i изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема логического блока. Устройство содержит датчик 1 обрат ной св зи, мельтнплексор 2, генератор 3 тактовых импульсов, блок 4 пам ти, вычислительный блок 5, арифметический блок 6, оперативный запоминающий элемент 7, пос -о нный запоминающий 8 элемент, логический блок 9, демультиплексор 10, приводы 11, набор 12 переключателей , дешифратор 13. Логическ блок 9 содержит первый делитель 14 ча тоты, R5 -триггер 15, счетчик 16 номе ра координат, генератор 17 импульсов, второй делитель 18 частоты и элемент ИЛИ 19, Устройство содержит датчики 1 о&amp;ратной сБ зи число которых равно числу координат манипул тора. В качестве датчиков обратной св зи используютс  кодовые датчики, или импульсные и аналоговые датчики с соответствующими преобразовател ми положени  в код. Мультиплексор 2 служит дл  преобрааоBaiiHH п -разр дной входной информации по N -каналам в один канал с определенной последовательностью и частотой, рпредел емой г-енератором 3 тактовых мпульсов. Блок 4 пам ти представл ет обой накопитель на магнитной ленте магнитофон), на магнитных дисках т.п. Вычислительный блок 5 служит дл  ычислени  регулирующего воздействи  о закону ) r(b.S де:/: - регулирующее воздействие но i -кокоординате; Вх « текущее значение программы по соот ветствующей координате; ВЫХ текущее значение координаты по показанию датчика обратной св зи; дх. ийХц,- прирдшени  соответвтенно значений X g и X вь,х за период управлени . В вычислительный блок 5 вход т арифметический блок 6, оперативный запоминающий элемент 7 дл  : фанени , значений координат X X выл предыдущего периода, необходимых дл  вычисл&amp;ни  значений соответствующих приращений Д Xgy . и uXg(j,., а также посто нный запоминающий элемент 8 дл  зфанени  значений коэффициентов К и К2, посто нных дл  данного манипул тора. Логический блок 9 служит дл  координации и выдачи управл ющих воздействий на все блоки системы, более рациональной  вл етс  замена вычислш-ельного блока 5 и логического блока 9 дешевой микро-ЭВМ с небольшим количеством разр дов и невысоким быстродействием. Демультиплексор 10 служит дл  подключени  к выходу вычислительного блока 5 привода 11 соответствующей координаты . Устро тво имеет блок 12, служащий дл  записи технологических команд при обучении, представл5пощих собой набор переклкнателей, которые переключаютс  вместо нескольких незадейс твованных разр дов i -координаты. Вьзделение записанных команд и подача их на технологическое оборудование осущест вл етс  дешифратором 13 технологичеоких команд. Устройство работает следующим об . разом. В процессе обучени  перемешают нополнитепьный орган манипул тора по н&amp;обходимой траектории и с требуемой скоростью. При этом информаци  с дат чиков 1 обратной св зи поочередно с частотой генератора 3 тгактовых импульсов (например 5 кГц) через мультиплексор 2 поступает на блок 4 пам ти н записываетс . При воспроизведении информации дл  вьшолнепи  манипул тором работы из блока 4 пам ти в вычислительный блок 5 поступают поочередно значени  Хехпрограммы в том же пор дке, в котором они били записаны при обучении, и с той же частотой {5 кГц). Логический блок 9 определ ет номер координаты, по которой в данный момент поступает информаци  из блока пам ти и со своего второго .выхода подает сигнал номера координаты на мультиплексор 2 и д&amp;мультиплексор 10, обеспечива  этим самым подключение к вычислительному блоку 5 задатчика 1 обратной св зи и привода 11 соответствующей координаты Со второго выхода логического блока 9 на третий вход вычислительного блока 5 подаютс  импульсы с частотой 5 кГц, обеспечивающие продвижение постулающе|ГО последовательного кода программы в параллельный KOJEI, а после ка адого п ro импульса (завершающего прием п -разр дного кода программы по координате) в паузе подаетс  сери  импульсов вь сокой частоты .например 500 кГц, обес печивающа  упразаление операци ми вычислени  регулирующего воздействи  в соответствии с приведенной выше формулой в обработку его приводом 11 данной координаты. Затем блок 4 пам ти вьщает программу по следующей координате, котора  обрабатываетс  аналогичным образом . дл  управлени  приводом этой коор динаты.. . Неведением в fрегулирующее воэдей- пропорциональствие величины ной первой разности от программы, достигаетс  компенсаци  скоростной ошибки в соответствии- с комбинированным прш ципом управлени . Введение величины Кл Л Xgi,,, пропорциональной первой разности от перемещени  позвол ет осуществить обратную св зь по скорости без применени  тдхогенератора. Так как интервал дискретности (при частоте тактовых импульсов 5 кГц, число координат манипул тора N 6 и количестве разр и дов кода по координате г 12 интервал дискретности равен 0,О144, с) значитель но меньше посто нных времени инерционных GseHbBB, вход щих в систему, то погрешность от замены производных конечн ными разност ми достаточно мала. Экономический эффект от упрощени  конструкции аоставит тыс. руб. на одну систему в с{)авненни с авалогич- ной по назначению и техническим характеристикам системой УКМ-еб2. Формула изобретен и  Устройство дл  программного управлени  многчэкоординатным манипул тором, содержащее генератор тактовых импульсов , входом соедщгенный с первым входом логического блока, блок набора переключателей , блок пам ти, первым выходом подключенный к входу дешифратора, д&amp; мультиплексор и датчики положени , о т - личающ ес  тем, что, с целью упрощени  конструкции в него введены мультиплексор и вычислительный блок, выходом соединенный с входом демультвплексор а , первым входом - с выходом , блока пам ти, вторим входом - с вторым ш 1ходом логического блока, третий выход которого подключен к перво му входу мультиплексора, вторым входом соединенного с выходом блока набора , переключателей, а третьими взаодгн. ми - с выходами датчиков положени , второй выход блока пам ти подключен к входу логического блока 2. Устройство ,по П.1, отличающеес  тем, что,, (логический блок содержит выключатель, элемент ИЛИ, номера координаты и последовательно соединенные первый делитель частоты, { 5-трщтер, генератор импульсов и второй делитель частоты, выход которого подклк ен на S-вход R 5-триггера, выход генератора импульсов сочинен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом лервого делител  частоты и входом блока, а выход элемента ИЛИ - с вторым выходом блока, выход счетчика номера KOOI дкаат подключен к третьему выходу блока , а первый выход - к вьпслючателю. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе .1, Авторское сввдетельство СССР № 653597, КЛ. Gi 05 В 19/4О, В 25J 9/ОО 1978.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 67540О, КЛ. GI 05 В 19/18, В 25 J 9/ОО, 1978 (прототип).

   Г

   Т Т

   о

   г

   иэ

   /. 7 Г Г

   CN4

   W

   1

   54

   «41

   «- to

   Г

   -

   is