Сустав манипулятора

 

СУСТАВ МАНИПУЛЯТОРА, содержапщй шарнир для соединения смежных звеньев, корпус, имеющий по крайней мере одну полость, заполненную электрореологической жидкостью, в которой расположен диск, связанный с концом одного из звеньев и привод поворота этого звена, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьшекия точности позиционирования, привод поворота звена выполнен в виде двух подпружиненных один к другому в радиальцом направлении и коаксиально расположен .ных цилиндрических корпусов, пространство между которыми заполнено электрореологической жидкостью, вибррдвигателя , закрепленного в внутреннем корпусе, и полос из токопроводящего материала, расположенных на внутренней поверхности внешнего корS пуса параллельно общей оси цилиндри (Л ческих корпусов, при этом привод установлен на другом конце этого эвена. ZJ /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 В 25 J 17/00

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3749409/25-08 (22) 23.05 ° 84 (46) 23.11.85. Бюл. № 43 (71) Специальное конструкторское бюро Кибернетика с опытным производством Института кибернетики

АН АЗССР (72) О.К.Ханмамедов и И.И.Шваченко (53) 62-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 844271, кл. В 25 J 17/00, 1979. (54) (57) СУСТАВ МАНИПУЛЯТОРА, содержащий шарнир для соединения смежных звеньев, корпус, имеющий по крайней мере одну полость, заполненную электрореологической жидкостью, в которой расположен диск, связанный с концом одного иэ звеньев и привод поворота этого звена, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности позиционирования, привод поворота звена выполнен в виде двух подпружиненных один к другому в радиальном направлении и коаксиально расположенных цилиндрических корпусов, пространство между которыми заполнено электрореологической жидкостью, вибродвигателя, закрепленного в внутреннем корпусе, и полос из токопроводящего материала, расположенных на внутренней поверхности внешнего корпуса параллельно общей оси цилиндрических корпусов, при этом привод установлен на другом конце этого звена.

1 1192

Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам г для механизации основных и вспомогательных операций в промыленности.

Цель изобретения — упрощение кокс- трукции и повьппение точности позиционирования путем выполнения привода поворота одного из звеньев с вибродвигателем, На фиг.l изображен сустав манипу- 10 лятора; на фиг.2 — вид А на фиг.l на фиг,3 — векторная диаграмма динамического усилия R, создаваемого вибродвигателем, и значения динамического усилия F, действующего на 15 подвижное звено; .на фиг.4 — кинематическая схема использования привода с тремя шарнирами.

Сустав манипулятора содержит неподвижное звено 1, жестко связанное 20 с корпусом 2, к которому крепятся две крьппки 3 с помощью винтов 4 с пружинными шайбами. Между крышкой 3 и корпусом .2 установлена уплотнительная прокладка 5. Подвижное зве- 25 но 6 закреплено на оси 7, снабженной дисками 8, находящимися в электрореологической жидкости 9. Ось 7 опирается на две втулки 10, изготовленные из диэлектрического материала с высокой иэносостойкостью и низким коэффициентом трения, например, капрона. На корпусе 2 и подвижном звене

6 установлены клеммы соответственно

11 и 12 привода 13 поворота подвижного звена. Привод 13 содержит внешний цилиндрический корпус 14 из диэлектрического материала, закрепленный на подвижном звене 6, например, с помощью клея. На внешний корпус 14 40 навинчена крьппка 15 иэ диэлектрического материала. Коаксиально корпусу

14 расположен корпус 16 с герметич- ной крьппкой 17..Вибродвигатель 18, например эксцентриковый, закреплен во внутреннем корпусе 16. Последний выполнен иэ токопроводящего материала и закреплен на внешнем корпусе 14 с помощью четырех пружин 19, гальва.нически изолированных от корпуса 14.

Пространство между внешним 14 и внутренним 16 корпусами заполнено электрореологической жидкостью 20.

На внутренней поверхности внешнего корпуса 14 параллельно его образую- Ы щей закреплены четыре полосы 21 иэ токопроводящего материала, гальванически изолированные одна от другой.

972 2

Полосы установлены с возможностью подключения к источнику высокого напряжения 1не показано с помощью выводов 22. Вибродвигатель 18 состоит из электродвигателя 23 и эксцентрика 24 (фиг.2), жестко закрепленного на валу ротора электродвигателя 23;

Сустав манипулятора работает следующим образом.

Жесткую фиксацию подвижного звена 6 относительно неподвижного звена

1 осуществляют путем подачи постоянного напряжения от источника питания (не показано) на клеммы 11 и 12. При этом изменяется вязкость электрореологической жидкости 9, возникают демпфирующие силы вязкого трения, зависящие от величины прикладываемого напряжения. Параметры жидкости 9 подбирают таким образом, чтобы обеспечить необходимое сцепление ее с диском 8, что, в свою очередь, обеспечивает необходимое затухание колебаний массы подвижного звена 6, причем, эти параметры выбраны с учетом массы (момента инерции )объекта манипулирования, связанного с этим звеном непосредственно или через другие звенья.

Перемещение подвижного звена 6 относительно неподвижного звена 1 осуществляется при подаче постоянного напряжения от источника питания (не показан) между внутренним корпусом

16 и по крайней мере одним из выводов 22. При этом вибродвигатель 18 представляет собой волновой вибродвигатель вращательного движения.

Если ни к одному из выводов 22 постоянное напряжение не прилагается, то вязкость жидкости 20 минимальная, и колебания, создаваемые вибродвигателем 18 путем вращения с угловой скоростью Я эксцентрика 24, находящегося.на оси ротора. электродвигателя 23, затухают из-за наличия демпфера между внешним ll и внутренним

16 корпусами в виде пружин 1 9, находящихся в жидкости 20. Если напряжение прилагается к одному иэ выводов

22, который связан, например, с первой полосой 21, то жидкость 20, находящаяся в пространстве между первой полосой 21 и внутренним корпусом

16, твердеет, и механические колебания от внутреннего корпуса 16 через затвердевшую жидкость передаются к внешнему корпусу 14, Максимум динамического усилия, действующего на внешний корпус 14 (фиг.2 и 3), направлен в отрицательном направлении оси 0„ и если постоянное напряжение, приложенное к клеммам 1 I и

12 отключено, то подвижное звено 6 под действием этого динамического усилия вращается на оси 7 вокруг оси Ои по часовой стрелке (если смот. реть с конца вектора 0 на фиг,2).

При достижении подвижным звеном 6 заданного положения к клеммам ll u

12 подключается постоянное напряжение, и положение звена 6 фиксируется. Для перемещения звена 6 вокруг оси О против часовой стрелки -подают напряжение между третьей полосой 21 и внутренним корпусом 16.

Развиваемое вибродвигателем 18 динамическое усилие 1Г при частоте вращения эксцентрика Я = 27if радиусе вращения центра масс эксцентрика

r и массе эксцентрчка ш, равно

R = ш ° 1 .r, а значение динамического усилия, действующее на подвижное звено 6 равно

F = R ° k-cos t, где k — коэффициент относительной жесткости злектрореологической жидкости, учитывающий то, что жидкость не идеально твердая при подаче элек,трического напряжения, О k c 1;

Я t — угол между направлением перемещения конца подвижного звена 6 и направлением динамического усилия

Д в момент времени t.

Один привод 13 может быть использован для сообщения звену 6 нескольких степеней свободы (фиг.4). Если шарнир А расфиксирован, а шарнир В зафиксирован и напряжение приложено

192972 4 к первой или третьей полосе 21.(фиг.2), то конец звена 6, на котором установлен привод 13 (фиг.1) вращается вокруг оси О . Если напряжение при- .

5 ложено к второй или четвертой полосе

21 и шарнир А зафиксирован, а шарнир

В расфиксирован, то конец звена 6 с приводом 13. вращается вокруг оси О .

При фиксации шарниров А и В, расфик1р сации шарнира С и приложении напряжения к первой или третьей полосе 21 конец звена 6 вращается вокруг оси

0 под действием вращающего момента

M=F 1,, где 6 — кратчайшее расстояние между ( осью вращения шарнира С параллельной,оси О, и точкой приложения силы F- к звену 6.

Упрощение конструкции сустава манипулятора обеспечивается путем исключения привода из корпуса шарнира и размещение его на конце подвижного . звена, что значительно уменьшает габариты шарнира, а также расширяет функциональные воэможности иэ-sa перемещения подвижного звена по нескольким степеням свободы с помощью одного привода. Предлагаемая конструкция сустава манипулятора обеспечивает высокую точность и плавность перемещения подвижного звена путем регулирования частоты вибрации вибродвигате35 ля и изменения величины напряжения, подаваемого на металлические полосы, т.е. амплитуду виброколебаний, действующих на подвижное звено, можно менять двумя способами. КПД данной

4 конструкции сустава высокий, потому что двигатель привода .работает практически беэ нагрузки масса эксцентрика невелика и, значит, обеспечивается высокая надежность его работы.

1192972

Составитель Ф. Майоров

Редактор О. Головач Техред А.Кикемезей Корректор С.Черни

Заказ 7212/17 Тираж 1049 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,