工業(yè)機(jī)器人控制裝置的基本部件和原理線路的分析

　　現(xiàn)在來(lái)分析控制裝置的基本部件，即定位裝置的原理線路。定位裝置（圖1）是用來(lái)對(duì)給定裝置（是十二位的二進(jìn)制碼）與瞬時(shí)裝置（是相移）進(jìn)行比較，并形成控制傳動(dòng)裝置的信號(hào)。

　　定位裝置包括：存儲(chǔ)寄存器、數(shù)碼一脈沖寬度變換器、輸入形成器、微分電路、比較電路、定位精度選擇電路、控制信號(hào)特性斜率形成電路、速度限制電路、控制信號(hào)異常值分量形成器。

　　由運(yùn)算存儲(chǔ)器給定的數(shù)碼加到存儲(chǔ)裝置的寄存器中，進(jìn)而送到數(shù)碼-脈沖寬度變換器中。這一變換器是由一個(gè)計(jì)數(shù)器和一個(gè)數(shù)碼重合電路組成。從數(shù)碼-脈沖寬度變換器輸出端給出的位置信號(hào)總是帶有相應(yīng)寬度的脈沖，該脈沖加到比較線路的輸入端。

　　環(huán)節(jié)的瞬時(shí)位置的信號(hào)以幅值為12伏的脈沖從軸-相位變換器加到輸入形成器2中去。由形成器的輸出端取得正極性的、幅值為4伏的脈沖，加給微分電路。當(dāng)輸入脈沖反向下降時(shí)（脈沖后沿），在微分電路中形成短脈沖ф1和ф2脈沖之間的時(shí)間間隔比于環(huán)節(jié)的瞬時(shí)位置。

　　脈沖ф1和ф2從定位裝置傳送到示數(shù)裝置，以便形成環(huán)節(jié)瞬時(shí)位置的數(shù)碼。脈沖ф1同時(shí)還加到數(shù)碼脈沖寬度變換器上，以使數(shù)碼時(shí)間間隔變換電路同步工作。由幾個(gè)寄存器和重合電路組成了比較電路，由這電路形成差異信號(hào)。差異信號(hào)的形成是脈沖的寬度和運(yùn)動(dòng)的符號(hào)。比較電路輸出的差異信號(hào)加到控制信號(hào)特性斜率形成電路和定位精度選擇電路上。

　　控制信號(hào)特性斜率形成電路是一個(gè)能調(diào)節(jié)放大系數(shù)的脈沖寬度放大器，它能保證形成輸出特性。精度選擇電路是根據(jù)延遲脈沖前沿原理進(jìn)行工作的。當(dāng)工作在Ⅰ級(jí)精度時(shí)則沒(méi)有延遲。當(dāng)工作在Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)精度時(shí)，脈沖前沿有延遲，它保證在到達(dá)給定點(diǎn)之前20′或3°就產(chǎn)生出定位結(jié)束信號(hào)。

　　速度限制電路根據(jù)被調(diào)節(jié)設(shè)備確定由信號(hào)特性效率形成器送來(lái)的脈沖的寬度，從而給出了環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)的**速度。固定不變速度形成器給定環(huán)節(jié)所具有的低速水平，以這一速度趨于定位點(diǎn)?？刂菩盘?hào)常值分量形成器是一個(gè)單向振子，它根據(jù)輸入脈沖后沿形成速度不變的脈沖。

　　定位裝置所有電路都以400循環(huán)/秒工作，這就保證裝置抗干擾性好。由于有了新型電路，總共用30個(gè)微型電路和數(shù)量不多的離散組件就可構(gòu)成完成一整套功能的定位裝置，如完成數(shù)碼時(shí)間間隔變換。信號(hào)比較、被調(diào)節(jié)的輸出特性的形成、給定執(zhí)行精度等級(jí)等等功能。與用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)上述功能的情況相比較，電路和組件的數(shù)量可以減少近1/2。

　　按照在“機(jī)器人-Д”的裝置中用過(guò)的線路技術(shù)解決問(wèn)題的方法，列寧格勒加里寧工學(xué)院研制了控制“西格瑪”工業(yè)機(jī)器人的定位裝置。存儲(chǔ)裝置是由К519系列集成半導(dǎo)體微型電路組成的，這種集成電路能夠電氣更換信息和在電源斷開(kāi)后保存信息。存儲(chǔ)裝置具有模片形式的結(jié)構(gòu)，并且具有用模片擴(kuò)展存儲(chǔ)容量的可能性，其容量可由256個(gè)十六位數(shù)字?jǐn)U展到**容器2048個(gè)十六位數(shù)字。機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自由度的位置（坐標(biāo)）的信息用比較簡(jiǎn)潔的方法存儲(chǔ)，即采用了構(gòu)成長(zhǎng)度可變的程序段的方法。當(dāng)存儲(chǔ)機(jī)器人在示教過(guò)程中的程序時(shí)，不需要執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)自由度的坐標(biāo)就不存入存儲(chǔ)器中。僅僅在必須精確實(shí)現(xiàn)位置的情況下方存儲(chǔ)精讀坐標(biāo)值。為此，在程序段的控制語(yǔ)句中規(guī)定實(shí)現(xiàn)每一個(gè)坐標(biāo)的標(biāo)記。能存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的點(diǎn)位的數(shù)量N用如下公式計(jì)算：

　　N=Q-P/n+1

　　式中；Q----存儲(chǔ)容量；P----無(wú)“運(yùn)動(dòng)”指令程序段數(shù)；n-----參與運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)平均數(shù)（考慮存儲(chǔ)精讀數(shù)）。

　　在“西格瑪”工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手控制裝置中，擴(kuò)大了根據(jù)內(nèi)部和外部條件改變程序過(guò)程的能力。這就使得能夠完成裝箱的工作以及根據(jù)從生產(chǎn)工段發(fā)來(lái)的外部信號(hào)靈活地改變程序的進(jìn)程。程序分支由在程序的任何地方加入條件轉(zhuǎn)移指令來(lái)保證。根據(jù)緊跟轉(zhuǎn)移地址后的一個(gè)地址完成程序復(fù)原。以無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令保證程序的自由安排（如增加新的部分，去掉不必要的部分），這種指令同樣也可以加在程序的任何地方。

　　這種裝置即可以用雙讀數(shù)的，也可用單讀數(shù)的感應(yīng)式СКТД-6465Д型、ВТМ-1В型正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器及БС-15A型自整角機(jī)進(jìn)行工作，也可以用具相似線路的其它類(lèi)型傳感器工作，電路的電源頻率為400赫茲、供電電壓為18伏特時(shí)總共需要不大于1安培。傳感器工作在移相狀態(tài)。這裝置有成對(duì)方式工作的傳感器（旋轉(zhuǎn)變壓器及自整角機(jī)）的信號(hào)形成器，信號(hào)形成器從裝置中分出來(lái)，放置在機(jī)械手上靠近傳感器處。一個(gè)機(jī)械手上可以采用不同類(lèi)型的傳感器。

　　制動(dòng)特性在3”～90”范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，且與各個(gè)坐標(biāo)無(wú)關(guān)。制動(dòng)特性可從線性形式變到四次曲線形式。規(guī)定在這種裝置這能編制四個(gè)定位精度等級(jí)的程序。在零級(jí)時(shí)，定位精度取決于系統(tǒng)測(cè)量部分的**分辨率，對(duì)Ⅰ～Ⅱ級(jí)精度，定位精度分別為±2.6、±20’、±3”。

　　在控制機(jī)械手的傳動(dòng)裝置時(shí)，要保證能平滑地加速和制動(dòng)。被控坐標(biāo)數(shù)目3～8個(gè)，此外還加上手爪的控制。該裝置做成柜臺(tái)式結(jié)構(gòu)，尺寸為350×400×1100毫米。裝置的控制-計(jì)算部分是以К-155系列集成微電路為基礎(chǔ)，采用有中等集成度的元件制成的。示教和手控臺(tái)裝在控制板內(nèi)，具與控制裝置分開(kāi)，以便于進(jìn)行機(jī)器人示教。