Манипулятор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1220780 A (m 4 В 25 3 1/02 // В 25 1 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ O

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ::::

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ l

1 (54) (57) МАНИПУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные идентичные модули, каждый из которых выполнен в виде платформы со сферической выемкой, охватывающей сферическую опору, жестко закрепленную на стержне, образующем с основанием кинематическую поступательную па(21) 3805922/25-08 (22) 29.10.84 (46) 30.03.86. Бюл. № 12 (71) Институт кибернетики АН ГССР и

Тбилисский авиационный завод им. Димитрова (72} А. Г. Хоперия, М. И. Шишигин, О. Ю. Ефимов и Э. А. Самедов (53) 62.229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1114546, кл. В 25 J 17/00, 1983. ру, при этом между основанием и сферической опорой размещен упругий элемент, а силовые устройства расположены по периферии модуля так, что корпуса этих силовых устройств шарнирно закреплены на основании, а их штоки — на платформе, и систему управления, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, он снабжен распределительным элементом, при этом в платформе и стержне каждого модуля выполнены сквозные каналы, а между сферической выемкой платформы и сферической опорой образована камера, причем последняя через сквозной канал соединена с дополнительно введенной магистралью подачи рабочей среды посредством распредительного элемента, связанного с управляющим логическим элементом системы упED равления.

1220780

Изобретение относится к робототехняке, в частности к манипуляторам, предназначенным для работы в труднодоступных местах металлоконструкций.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик путем уменьшения силы трения в сферическом шарнире и устранения износа поверхностей.

На фиг. 1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг. 2 — модуль манипулятора, продольный разрез; на фиг. 3 — перекос платформы модуля относительно сферической опоры; на фиг. 4 — заштрихована поверхность соприкосновения сферической опоры со сферической выемкой платформы при этом перекосе; на фиг. 5 — схема размещения силовых устройств; на фиг. 6 схема привода одного из модулей хобота манипулятора.

Манипулятор состоит из идентичных модулей 1, последовательно соединенных друг с другом. Каждый модуль 1 выполнен в виде платформы 2, имеющей сферическую выемку, которая охватывает сферическую опору 3.

Сферическая опора 3 подвижно насажена на стержень 4 кинематической поступательной пары, включающей сферическую опору 3 и стержень 4 и связывающей сферическую опору с основанием модуля. Стержень 4 жестко крепится к основанию 5. Кроме того, между основанием 5 и сферической опорой 3 размещен упругий элемент 6.

По периферии модуля установлены силовые устройства 7, например гидравлические цилиндры. Корпуса 8 гидравлических цилиндров 9 шарнирно закреплены на основании 5, а их штоки 10 — на платформе 2.

Модули последовательно соединены друг с другом. Основание одного модуля жестко соединено с платформой смежного модуля.

Таким образом, осуществляется взаимосвязь всех модулей, образующих манипулятор, последний модуль которого на платформе несет схват 11.

Между сферической выемкой платформы 2 и сферической опорой 3 каждого модуля образована камера 12, а в платформе 2 и стержне 4 выполнены сквозные каналы 13.

Для обеспечения герметичности камеры применены уплотнительная манжета 14, закрепленная на платформе 2 и плотно прилегающая к сферической опоре 3, и манжета !5, закрепленная на сферической опоре и плотно прилегающая к стержню 4.

Камера 12 через сквозной канал 13 соединена с магистралью 16 подачи рабочей среды посредством распределительного элемента 17, связанного с управляющим логическим элементом 18 системы управления (не показана).

Силовые устройства каждого модуля .! представляют собой совокупность, например, трех элементарных приводов, для которых двигателями служат, например, гидравлические цилиндры 9, а положение рабочих орга1О !

5О

55 нов (штоков 10) контролируется с помощью конечных переключателей 19 и 20.

Положение штока 10 определяется состоянием распределителя 21, обеспечивающего соединение полостей 22 и 23 цилиндра 9 с магистралью 16 питания, либо со сбросом 24. Подача под давлением рабочей среды по магистрали 16 происходит при помощи насоса 25.

Входами элементарных приводов служат каналы управления Zi, Z, Хз распределителей 21, выходами — выходные каналы

Z i, Zi, Zz, Я Хз, Хз конечных переключателей 19 и 20. На входах управляющего логического элемента 18 подключены каналы управления Zi, Zz, Хз и выходные каналы

ZI, Z, Zq, Й, Хз, Хз» конечных переключателей.

Хобот-манипулятор работает следующим образом.

По команде системы управления срабатывает определенная группа силовых устройств 7, штоки 10 которых, выдвигаясь, поворачивают платформы 2 модулей относительно их оснований 5, что позволяет осуществить изгиб манипулятора и придать ему определенную необходимую конфигурацию. Платформы 2 модулей удерживаются штоками 10 силовых устройств и опираются на сферические опоры 3, которые подпружинены пружинами 6 и обеспечивают достаточную жесткость при отработке определенных конфигураций манипулятора.

Рассмотрим работу привода одного из модулей хобота.

Привод характеризуется входами Zi, Хз, 7з, воспринимаюшими сигналы от системы управления, и выходами Zi, Zi, Zz, Zz, Z3, 7зз, сигналы в которых определяют положение рабочих органов. Сигналы на входах и выходах могут принимать лишь два значения, обозначаемые через «О» и «1».

В схеме на фиг. 6 гидравлические цилиндры 9 управляются двухпозиционными распределителями 21. При Zi = левая полость цилиндра соединена с питанием, правая — со сбросом и шток IO выдвигается из гидравлического цилиндра 9 (Z! j= Z =

= О) или полностью выдвинут и сигнал об этом Zi = 1 вырабатывается переключателем 20. При Zi = 0 правая полость 23 цилиндра 9 соединена с питанием, левая полость 22 — со сбросом и шток 10 втягивается в цилиндр (Z i= Z(f= О) или полностью

«убран» и тогда сигнал об этом ZI = 1 вырабатывается переключателем 19.

Управляющий логический элемент 18 реализует булеву функцию

2 1 2 2 у = /f (Z„Z„Z„Z 1 Z„Z,Z,23 3 )

- (Zi + Z2 + Zap (Zi + Zy + 2з) X

X (ZtZ + ZqZq + Хз з), где «+» — операция дизъюнкции;

«.» — операция конъюнкции;

Z — операция инвертирования (Z= 1 при Z = О и Z = О при Z = 1).

1220780

Фиг.2

Каналом управления распределительного элемента 17 служит выход управляющего логического элемента 18, причем при у = распределительный элемент открыт, а при у = О закрыт.

Перемещения штоков осуществляются в рабочие такты. Рабочий такт характеризуется определенным неизменным значением сигнала на входах элементарных приводов.

«Логика» управляющего логического элемента 18 такова, что распределительный элемент 17 закрыт: в том случае, когда штоки 10 силовых устройств занимают предельные устойчивые положения: шток втянут в корпус (исходное состояние), шток выдвинут (второе устойчивое рабочее состояние); в рабочий такт, когда все три штока либо одновременно выдвигаются (Zi +

+ Z + Za = О), либо одновременно втягиваются (Zi + Хг + 2з = О), т. е. когда происходит перемещение платформы вдоль оси симметрии модуля.

Устройство управления подает сигналы на входы двухпозиционных распределителей

j(ZJ + Zg + Z3) (Z + Z> + с з) = 1), рабочая среда (масло) под давлением поступает в соответствующие полости цилиндров и определенная группа штоков начинает перемещаться.

В период движения штоков 10 предельные переключатели 19 и 20, определяющие

1О их положение, будут генерировать сигналы

Z l= ZI = О. В этот рабочий такт управляющий логический элемент 18 вырабатывает сигнал у = 1 и распределительный элемент 17 открывается, рабочая среда под давлением поступает в камеру 12 и обогащает смазочный слой в зоне охвата сферической опоры сферическим углублением платформы модуля. В результате этого трение сферического шарнира уменьшается на весь период движения платформы относительно основания модуля.

l220780

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 1518/11

Составитель И. Вакулина

Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Тираж 1030 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., p. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4