ЛЕСНОЙ МАНИПУЛЯТОР С АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована для осуществления захвата и транспортировки сортиментов рабочим органом манипулятора лесной машины.
Из существующего уровня техники известна валочно-пакетирующая машина ЛП - 19 (Кругов B.C., Барман М.А., Ермольев В.П., Королев В.Е., Попов Б.В. - М.: Лесная промышленность, 1982 г., с. 11). Технологический процесс машины ЛП - 19 складывается из переездов по лесосеке, спиливания и пакетирования деревьев. Совершив переезд, машина останавливается таким образом, чтобы очередная группа деревьев находилась в пределах рабочей зоны стрелы. Следующей операцией является наводка захватно-срезающего устройства на дерево, которая осуществляется непосредственно оператором посредством управляющих рычагов и педалей. Движениями стрелы и поворотом платформы ЗСУ прижимают призмами к стволу так, чтобы пильный механизм располагался у комля дерева. Затем производят зажим ствола рычагами захвата, его натяг вверх движением стрелы и спиливание. Операция пакетирования начинается после отделения ствола от корня. Она складывается из подъема ствола, подтягивания его к машине, поворота платформы к пачке и укладки ствола в пачку. Пуск и остановку вращения платформы и стрелы следует производить плавно, без рывков, резких разгонов и торможений.
Недостатком данного способа наведения и управления рабочим органом лесной машины является то, что операции производятся оператором непосредственно через ручки и педали управления, что требует высокой квалификации оператора, постоянной сосредоточенности на движениях и часто приводит к неточности их выполнения и быстрой утомляемости оператора.
Наиболее близким по конструкции является лесная машина производимая наведение рабочего органа за счет указывания места захвата пятном луча дальномера [Патент РФ №2010147210/13, 18.11.2010. Шобанов Л.Н, Шургин А.И. Способ наведения рабочего органа лесной машины на объект // Патент России №2468573 2010.].
Данная модель способна производить захват и транспортировку сортиментов без участия оператора. За счет автоматизации процесса наведения, захвата и транспортировки сортиментов с последующей компьютерной обработкой полученных данных в процессе осуществления технологических операций и автоматической выдачей управляющих сигналов на исполнительные механизмы манипулятора и рабочий орган лесной машины.
Недостатком данного изобретения является вовлечение в процесс наведения рабочего органа на объект оператора, а так же необходимая точность в указании места захвата.
Технический результат на который заявлена данная полезная модель заключается в уменьшении утомляемости работы оператора.
Технический результат достигается тем, что лесной манипулятор с автоматизированной системой управления содержит контроллер и электродвигатели манипулятора, установленные на звено опорно-поворотного механизма и двух направляющих сочленениях, также на направляющем сочленении закреплено сканирующее устройство, электродвигатель поворота захвата и захват, причем возможность поворота всей конструкции осуществляется за счет зубчатого колеса и подшипника, установленного в основании.
Таким образом, задача обеспечения приведенной совокупностью признаков, уменьшения утомляемости работы оператора манипулятора за счет автоматизации процессов захвата, перемещения и выгрузки сортиментов позволяет повысить производительность процесса погрузки сортиментов.
В патентной и научно-технической литературе подобной конструкции автоматизированного лесного манипулятора нами не обнаружено.
На фигуре 1 изображена схема лесного манипулятора с автоматизированной системой управления.
Лесной манипулятор с автоматизированной системой управления содержит контроллер 1, электродвигатели манипулятора 2 установленные на звено опорно-поворотного механизма 3 и двух направляющих сочленений 4. Сканирующее устройство 5. Для захвата 6 используется электродвигатель поворота 7. Манипулятор поворачивается за счет зубчатого колеса 8 и установленного в основание 9 подшипника 10.
Работает устройство следующим образом.
В процессе работы автоматизированной системы лесного манипулятора производится сканирование. Полученные данные со сканера 5 поступают в контроллер 1 и анализируются, т.е. производится определенный расчет по предельным углам наклона и поворота звеньев манипулятора: опорно-поворотного устройства 3, направляющих сочленений 4 и захвата 6. Полученные результаты сравниваются с данными оператора, производится расчет оптимальных ускорений и скоростей, затем контроллер 1 вырабатывает управляющее воздействие на электродвигатель манипулятора 2. Важным элементом алгоритма управления манипулятором являются данные, поступающие со сканирующего устройства 5. Сканер 5 собирает данные о сортиментах, обрабатывает их и передает в контроллер 1, где производится расчет координат лежащих сортиментов.
Поступающие данные от оператора в контроллер 1 анализируются, т.е. производится определенный расчет координат перемещения рабочей головки манипулятора 6 по предельным углам наклона и поворота звеньев манипулятора. Сравниваются с данными оператора, после этого производится расчет оптимальных ускорений и скоростей, а затем контроллер 1 вырабатывает управляющее воздействие на электродвигатели звена манипулятора 2 лесной машины.
По полученной траектории производится движение манипулятора до текущего положения сортимента, затем производится набор пачки для укладки в грузовую тележку самоходной лесной машины. Когда манипулятор доставил и выгрузил в грузовую тележку набранные сортименты, производится повтор операций по сбору сортиментов.
Таким образом, задача уменьшения утомляемости работы оператора манипулятора за счет автоматизации процессов захвата, перемещения и выгрузки сортиментов позволяет повысить производительность процесса погрузки.