Система приводу суглоба робота на електронних м’язах
Використання: у виконавчих пристроях роботів. Сутність винаходу: система приводу суглоба робота на електронних м'язах містить пара антагоністичну м'язів, контур регулювання позиції приводу, контур регулювання сили приводу і контури регулювання струмів адсорбентів м'язів. Стан антагоністичної пари м'язів змінюється в залежності від команд на вході системи приводу. Система перебуває у режимі відпрацювання заданої позиції, або нею відпрацьовується заданий закон зміни сили, або має місце проміжний режим. Система також містить комплекс контурів управління положенням та зусиллям приводу у поєднанні з антагоністичною парою електронних м'язів. 1 іл.
8ЕДОМСТВО СРСР (ГОСПАТЕНТ СРСР) ОПИС ВИНАХОДУ
До СВІДОЦТВОМ (21) 4913630/08 (22) 25.02.91 (46) 15.05.93. Бюл. ¹ 18 (71) Ленінградський державний технічний університет (72) А.А.Воронін, С.Г.Аграновський, Ю.Н.Єгоров та І.В.Болотін (56) Авторське свідоцтво СРСР
N 1465317, кл. У 25 J 1/02, 1987. (54) СИСТЕМА ПРИВОДУ СУСТАВА РОБОТА НА ЕЛЕКТРОННИХ М'ЯЗАХ (57) Використання: у виконавчих пристроях робо1-ов. Винахід відноситься до машинобудування, а саме до виконавчих пристроїв роботів, і може бути використане як система приводу ланки робота.
Метою винаходу є розширення експлуатаційних можливостей суглоба робота.
Сутність пропонованого винаходу полягає у приєднанні до антагоністичної пари електронних м'язів контурів регулювання позиції та сили приводу, які містять внутрішні контури регулювання струмів адсорбентів електронних м'язів, а також у приєднанні задатчика сили. керуючого контуром регулювання позиції та сили. пов'язаних з датчикомположення вихідного елемента приводу вЂ" потенціометром та із зовнішнім пристроєм завдання режиму роботи системи приводу суглоба робота. Сигнал зворотного зв'язку за силою приводу формується як
„„Я) ÄÄ 1815208 А1
вЂ" сигнал завдання положення вихідного елемента приводу, Ug вЂ" сигнал відмикання ключів I і 2 при U> A 00, I— положення вихідного елемента приводу, U — напруга на виході потенціометра.
Електронні м'язи 11 та 19 ідентичні. Кожен електронний м'яз містить електричні контакти 13.1, 13.2, анізотропну оболонку 37, еластомерну оболонку 38, адсорбатний наповнювач 39, адсорбент 12, Вхід приводу, на якому діє сигнал Ос, з'єднаний з першими входами ключів 1 і 2, вхід приводу для завдання з другим входом суматора 3, вхід приводу для завдання положення вихідного елемента приводу з'єднаний з другим входом ключа 2, вихід ключа 1 з'єднаний з першим входом суматора 3, вихід ключа 2 з'єднаний з третім входом суматора 3, вихід якого з'єднаний з першим входом суматора 4 вихід якого з'єднаний з першим входом суматора 8, вихід аперіодичного ланки
6 з'єднаний з другим входом суматора 8, вихід якого з'єднаний з входами ключів хід суматора 17 з'єднаний з входом підсилювача 18, вихід якого з'єднаний з двома паралельно з'єднаними електричними ланцюгами, одна з яких складається з дільника резистивного 25 і 26, інша складається з послідовно з'єднаних, електричних контактів 13.1, 13.2, адсорбенту 12 і струмового шунта 14, з'єднаного з входом підсилювача датчика струму 15, вихід якого з'єднаний з входом інвертора 16 вихід якого з'єднаний з другим входом суматора 17, вихід суматора 23 з'єднаний з входом підсилювача 2 двома паралельно з'єднаними електричнимиланцюгами, одна з яких складається з резистивного дільника 27
28, інша складається з послідовно з'єднаних електричних контактів, адсорбенту електронного м'яза 19 і струмового шунта 20, з'єднаного з входом підсилювача датчика струму 21, вихід якого з'єднаний з входом інвертора 22, вихід якого з'єднаний з другим входом суматора 23, другий вхід ключа 1 з'єднаний з виходом інвертора 34, вхід інвертора 34 і другий вхід суматора 4 з'єднані з виходом потенціометра 36, третій вхід суматора 4 з'єднаний з виходом аперіодичного зве35
55 на 31, вхід якого з'єднаний з виходом помножувача 29, пепвий вхід якого з'єднаний з виходом підсилювача датчика струму 15, другий вхід помножувача 29 з'єднаний з виходом резистивного дільника 25 і 26, четвертий вхід суматора 4 з'єднаний з виходом інвертора 33, вхід якого виходом аперіодичного ланки 32, вхід якого з'єднаний з виходом помножувача 30, перший вхід якого з'єднаний з виходом підсилювача датчика струму 21, другий вхід помножувача 30 з'єднаний з виходом резистивного дільника 27 і 28, а передавальний механізм 35 механічно з'єднаний з електронними м'язами 11 і 1 із потенціометром 36.
Ключ 9, з'єднаний із суматором 17 контуру регулювання струму адсорбенту електронного м'яза 11, пропускає тільки вхідний сигнал, що має потенціал позитивної полярності. Ключ 10, керуючий суматором 23 контуру регулювання струму адсорбенту електронного м'яза 19, пропускає лише вхідний сигнал негативної полярності. Ключі 9 та 10 іншими сигналами не керуються.
Система приводу суглоба робота на електронних м'язах, схема якої зображена на кресленні працює наступним чином.
Від зовнішнього пристрою завдання режиму роботи приводу надходять впливу: Ui, Ud u Ua. Якщо Ua = 0, то навиході суматора 3 діє сигнал для першого режиму:
Оз=К х (U> вЂ" U ), де сигнал Ол, що знімається з виходу потенціометра 36 (фіг, 1), пропорційний положенню вихідного елемента приводу I, K>=const&0;0. У цьому вся режимі відбувається відпрацювання приводом заданої позиції;
Од=1, ключі 1 і 2 відкриті Якщо 01=0, то на виході суматора 3 отримуємо сигнал:
Оз=Кг х Ua, де К=сопзт>0. Це другий режим. Йому відповідає відпрацювання заданого закону зміни сили приводу Оу-О. Ключі 1 та 2 замкнені.
У третьому режимі за 0> ФО та Ua Ф 0 отримуємо
Оз = К1 х (0-0) + К2 х Ua.
При цьому Од1, ключі 1 та 2 відкриті.
За допомогою суматора 4 (фіг. 1) складаються сигнал завдання сили (перший вхід) та сигнали, сума яких пропорційна силі приводу зі знаком мінус (інші входи). 5
Сила, що розвивається приводом, дорівнює:
Q=-Кз х (К4 х (Тг Т1)+1) де T> вЂ" температура нагрівання першої електро-. 10 ронного м'яза;
Тг вЂ" температура нагрівання другого електронного м'яза;
I вЂ" положення вихідного елемента приводу, 15
Кз, К4 вЂ" позитивні коефіцієнти.
Сила, що розвивається одним еластичним м'язом визначається за законом Гука, як різниця між довжиною ненавантаженого м'яза та її реальною довжиною. Для антаго- 20 ністичної пари м'язів Кз вЂ" коефіцієнт жорсткості пари м'язів, а різниця температур визначає їх ненавантажений стан, рівняння температури T>: 25
Рівняння температури Тг:
Тут г- теплова постійна елект- 35 ронного м'яза, I> вЂ" струм адсорбенту першого електронного м'яза, 1г струм адсорбенту другого електронного м'яза, U U> пропорційний сигнал 45 виходу помножувача 29 (див, фіг. 1), добутку 1г0г пропорційний сигнал. виходу помножувача 30. Сигнал виходуапериодического ланки 31 пропорційний температурі Т1,Сигнал виходу апериодиче- 50 ського ланки 32 пропорційний температурі Тг, Сигнал виходу суматора 4 перетворюється апериодичними ланками 5, 6. Перше аперіодичне ланка 5 (див. фіг. 1) 5
Друга аперіодична ланка 6 (див. фіг. 1) має передатну функцію:
K6(S)= „+, К 3. --.і I>, : .1é ог !1и ет (1атен1-, г У>к :lg о»., л Геаріна 101
Замовлення 1615 Тира w, Г1одлі.
ВНИИПИ Государсгвеиного комітет геоо изобрс.гениям і откр1гию нри ДКНТ СРСР