CC BY
53
УДК 004.896.621
СИЛОМОМЕНТНОЕ ОЧУВСТВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО
МАНИПУЛЯТОРА
Т. А. Королёва, Е. С. Дорофеева Научный руководитель - Л. В. Ручкин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Представлена схема системы силомоментного очувствления электромеханического манипулятора.
Ключевые слова: силомоментная система очувствления, силомоментные датчики, манипулятор, силомоментное управление.
FORCE-TORQUE SENSING OF THE ELECTROMECHANICAL MANIPULATOR
T. A. Korolyova, E. S. Dorofeeva Scientific Supervisor - L. V. Ruchkin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
Presents the scheme of the system of the torque-sensitive sensing of the electromechanical manipulator.
Keywords: force-torque sensing system, force-torque sensor, manipulator, force-torque control.
В наше время невозможно себе представить производственный процесс без роботов. Области их применения огромны. Большинство подобных механизмов снабжаются специальными устройствами, обеспечивающими захват предметов.
Подавляющее большинство роботов, используемых в промышленности, представляют собой манипуляторы. Манипулятор - это механизм для управления пространственным положением орудий, объектов труда и конструкционных узлов и элементов.
Назначение манипуляторов в качестве аналогов человека предполагает их взаимодействие с внешней средой путем выполнения различных действий с объектами этой среды. Чтобы выполнять эти функции система управления манипулятора должна получать информацию о его положении, перемещении и силовом взаимодействии с внешней средой.
Особенно острой проблема управления становится в тех случаях, когда помимо положения манипулятора необходимо контролировать величину усилия, с которым он воздействует на объект. Например, для выполнения такой простой операции как взятия и перенос какого-либо предмета, особенно хрупкого, необходимо помимо координат схвата манипулятора контролировать усилие захвата, чтобы с одной стороны не повредить, а с другой не опустить этот предмет. Следовательно, для управления манипуляторами необходимо использовать два вида информации о положении рабочего органа и о силе взаимодействия его с объектами внешней среды.
Если первая задача решена достаточно успешно, то задача силового очувствления и управления продолжает оставаться одной из актуальных в робототехнике.
Силомоментными системами очувствления называют устройства, обеспечивающие измерение компонент вектора сил и вектора моментов, развиваемых манипулятором в процессе его взаимодействия с изделием в проекции на систему координат датчика сил и моментов [1].
Секция «Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»
Структурная схема системы силомоментного очувствления состоит из механической части, представляющей собой совокупность упругих элементов с размещенными на них тензопреобра-зователями, блока усилителей сигналов тензорезисторов и блока выделения компонент вектора сил и моментов (рис. 1). Принцип действия систем очувствления этого типа основан на измерении упругих деформаций датчика, вызванных внешними силами или моментами. Число измеряемых компонент главного вектора сил определяется конструкцией чувствительного элемента датчика и лежит у существующих датчиков в пределах 3-6 [2].
Вектор Механическая конструкция Теншреофа- Блок усиления Блок дыделения Выходные
силодого боздвйстдия с щщгини злетжт зойатепи коппонЕнт сигна/ы
Рис. 1. Структурная схема системы силомоментного очувствления
Основным элементом силомоментной системы очувствления манипулятора является сило-моментный датчик, осуществляющий разложение многокомпонентного вектора Б по компонентам электрических сигналов и. Дальнейшее преобразование информации, в том числе и формирование управляющих воздействий в систему управления манипулятора реализуется либо непосредственно в датчике (концепция «интеллектуального СМД»), либо в управляющем процессоре СУ манипулятора [3].
Использование «интеллектуального СМД» позволяет вынести вопрос принятия решения об изменении алгоритма движения манипулятора непосредственно на уровень силомоментной системы очувствления. Датчик представляет собой совокупность аппаратно-программных модулей, связанных со стойкой управления манипулятора посредством стандартного интерфейса (рис. 2).
Л,
Шина интерфейса РС
Мультиплексор
1 !
АЦП
Блок ЧЭ (ТР люсты)
Блок предварите.! ъного усиления
Однокристальная микроэвм
Память программ и данных
Сенсорны й контроллер
V—1/
Рис. 2. Структурная схема «интеллектуального» СМД
Наиболее часто датчики систем силомоментного очувствления устанавливают между последним звеном манипулятора и его захватом. В этом случае измерение компонент силового вектора осуществляется в проекции на связанную с захватом систему координат.
На основании исследования была выбрана структурная схема системы силомоментного очувствления и силомоментного датчика.
Библиографические ссылки
1. Андрианов Ю. Д., Бобриное Э. П., Гончаренко В. Н. и др. Робототехника / под ред. Е. П. Попова, Е. И. Юревича. М. : Машиностроение, 1984. 288 с.
2. Андре П., Кофман Ж.-М., Лот Ф., Тайар Ж-П. Конструирование роботов : пер. с фр. М. : Мир, 1986. 360 с.
3. Воротников С. А. Информационные устройства робототехнических систем : учеб. пособие. М. : Изд-во МГТУ им Н. Э. Баумана, 2005. 384 с.
© Королёва Т. А., Дорофеева Е. С., 2018
