Рука манипулятора
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 2J
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
/б
/7
/У б г7 /б, /б гб 21
Puz. f
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3819772/25-08 (22) 29.11.84 (46) 07.08.86. Бюл. ¹ 29 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова (72) И.M.Êóòëóáàåâ, А.Н.Макаров и О.П.Никитин (53) 62.229.72 (088.8) (56) Патент США № 3497083, кл. В 25 J 9/00, 1970. (54)(57) 1. РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая последовательно шарнирно соединенные между собой звенья, имеющие поперечные планки с двумя отверстиями в каждой, расположенными .симметрично относительно продольной оси руки манипулятора, через которые проходят гибкие тяги, закрепленные одними концами на рабочем органе, а другими — на приводах, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения системы управления, по оси каждого шарнира установлены устройство создания сопротивления их
/Ф /бгб /3 /Х // 2 У 7
„„SU„„3248792 Д1 относительному перемещению и регули— руемые ограничители (упоры) поворота смежных звеньев, установленные на поперечных планках звеньев симметрично относительно продольной оси. руки манипулятора.
2. Рука по и. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что устройство создания сопротивления относительному перемещению звеньев выполнено в виде двух пар выпуклых пластин, при этом выпуклость пластин в каждой паре направлена от оси шарнира, причем конец одной из пластин пары закреп— лен неподвижно на одном звене, ее другой конец установлен свободно с возможностью взаимодействия со смежным звеном, а другая пластина в каждой паре выполнена волнообразной и своими концами закреплена на наружной поверхности пластины, установленной на звене, причем каждая пластина снабжена средством регулирования радиуса ее кривизны.
21 гх г/
1248792
5О
Изобретение относится к робототехнике и предназначено для использования в работах с большой степенью подвижности.
Целью изобретения является упрощение системы управления.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема руки манипулятора, исходное положение, на фиг.2-4 — промежуточные положения руки манипулятора.
Рука манипулятора содержит звенья
1 — 3 последовательно соединенные между собой шарнирами 4 и 5, Каждое звено имеет поперечную планку„, установленную перпендикулярно продольной оси звена и неподвижно относительно него. Звено 1 содержит поперечную планку 6, звено 2 — поперечную планку 7, звено 3 — поперечную планку 8.
В каждой поперечной планке выполнено по два отверстия, расположенные симметрично относнтельно продольной оси руки манипулятора, сквозь отверстия свободно проходят гибкие тяги 9 и 10.
Каждая пара соседних звеньев 11 связана между собой, кроме шарниров, устройствами создания сопротивления их относительному перемещению, выполненного со средством регулирования радиуса кривизны, что обеспечивает регулирование сил сопротивления.
Устройство создания. сопротивления относительному перемещению звеньев
11 со средством регулирования выполнены в виде пар выпуклых пластин, Одна из пар образована пластинами
i2 и 13. Пластина 12 одним концом закреплена неподвижно на звене 1.
Другой конец пластины 12 контактирует со звеном 2 и установлен с воэможностью относительного движения вдоль него. Выпуклость пластины 12 направлена от оси шарнира 4. В пластине 12 выполнен продольный паэ, в который введен болт реэьбоного соединения 14, обеспечивающий регули. ровку радиуса ее кривизны. Голонка болта установлена неподвижно относительно звена 1. В пластине 12 симметрично относительно середины выполнены два отверстия, оси которых пересекают продольную ось пластины.
В эти отверстия введены болты реэьбового соединения 15. Посредством этих соединений к наружной поверхности пластины 12 неподвижно прикреплена упругая волнообразная пластина 13, в которой выполнены продоль ные пазы под болты, резьбовых соединений 15. Резьбовые соединения с пазами служат для регулирования радиуса кривизны части пластины 13, заключенной между точками контакта этой пары пластин. Продольные оси пластин 13, 12 и звеньев 1 и 2 лежат в одной плоскости, причем эта плоскость перпендикулярна оси вращения шарнира 4.
Со стороны, противоположной расположению пластин 12 и 13 относительнр звеньев 1 и 2, выполнено аналогичное описанному устройство создания сопротивления относительному перемещению звеньев 11, а именно звена 2 относительно звена 1 по часовой стрелке. Реэьбоное соединение соединяет неподвижно упругую пластину 16 и звено 1. Резьбовое соединение 17 служит для изменения радиуса кривизны пластины 16 при настройке манипулятора. Пластина I8 соединена с пластиной 16 через резьбовые соединения 19.
Все шарниры руки манипулятора оснащены аналогичными устройствами.
Устройство создания сопротивления относительному перемещению звена 3 относительно звена 2 содержит пары пластин 20-23.
Каждое звено имеет регулируемые ограничители поворота смежных звеньев при относительном движении звеньев по часовой и против часовой стрелки соответственно. Каждый регулируемый ограничитель поворота выполнен с возможностью его регулирования при настройке руки манипулятора и устроен следующим образом. Регулируемый ограничитель угла поворота звена 3 относительно звена 2 при движении против часовой стрелки содержит гайку 24 винтовой передачи, жест— ко соединенную с поперечной планкой
7. Винт 25 винтовой передачи выполнен самотормоэящимся и является упором звена 3 при его повороте, относительно звена 2.
Выпуклые пластины 12, 16, 20 и
22 в исходном состоянии идентичны.
Регулирование величины поворота звена 2 относительно звена 1 производится нинтами 26 и 27, звена 3 относительно звена 2 нинтами 25 и 28.
Рука манипулятора работает следующим образом.
1248792
Для осуществления программного движения руки манипулятора предварительно задается программа движения звеньев. Такая программа задается выставкой винтов 25-28 и регулировкой S величин сил сопротивления в устройствах создания сопротивления относительному перемещению звеньев за счет предварительной деформации упругих пластин (изменением исходных радиусов кривизны пластин), которое ocvществляется резьбовыми соединениями соответственно: 14 — для пластины
12, 17 — для пластин 16, 15 — для пластины 13, 19 — для пластины 18 и аналогичными резьбовыми соединениями для пластин 20 — 23. Регулировка упругих пластин и упоров для обеспечения движения звеньев по одной из возможных программ показана на фиг.,1, О
Из горизонтального положения при включении привода тяги 10, закрепленной на рабочем органе, который расположен за шарниром 5, зьено 3 поворачивается относительно звено 2 по часовой стрелке. При этом тяга 9 ослабляется. Звенья 1 и 2 остаются неподвижными, так как силы сопротивления относительному перемещению звеньев 2 больше, чем силы сопротив- ЗО ления относительному перемещению звена 3.
При достижении звеном 3 винта 28 дальнейшее движение звена 3 относительно звена 2 становится невозможным. В дальнейшем под действием тяги
10 осуществляется совместное движение звеньев 2 и 3 относительно звена
1 до достижения звеном 2 упора 27 (фиг.. 2). Привод тяги 10 отключается. 4О
При движении звеньев против часовой стрелки включают привод тяги
9, при этом тяга 10 ослабляется.При натяжении тяги 9 начинается одновременно движение звена 3 относительно 4 звена 2 и звена 2 относительно звена
1 под действием. тяги 9 и активных сил упругости, действующих на звенья
3 и 2 со стороны, предварительно сдеформированных за счет натяжения тяги 10 пластин 22 и 16 соответственно.
При достижении звеньями 2 и .3 горизонтальног0 положения пластины принимают исходную форму (фиг. 1) .
При дальнейшем движении под действием тяги 9 будет осуществляться поворот против часовой стрелки звена
2 вместе со звеном 3 как целого от— носительно звена 1, так как на звено
3 действует пластина 20, создавая момент сопротивления движению звена
3 относительно звена 2 больший цо .величине, чем создает пластина 12 движению звена 2 относительно 1, вследствие большего начального радиуса кривизны у пластины 20, чем у пластины 12.
При дальнейшем движении после того, как радиусы кривизны пластин 20 и 12 станут одинаковыми (фиг. 4), начнется движение звена 3 относительно звена 2. Звено 2 при этом оста-— нется неподвижным относительно зве— на 1, так как дальнейшему увеличе— нию радиуса кривизны пластины 12 препятствует волнообразная пластина 13, имеющая меньшую длину выпуклой части, чем аналогичный участок плаСтины
21, и следовательно большую жесткость. Звено 2 будет неподвижно относительно звена 1 до тех пор, пока при движении звена 3 относительно звена 2 суммарная жесткость пластин
12 и 13 не станет равной суммарной жесткости пластин 20 и 2 1. Окончание движения звеньев против часовой стрелке осуществляется по винтам
25 и 26.
1248i92
\
/Я
kp - ° = ,(. 1;;. л Ъ„ — - (=- .,:
,Г --1 1 ф
1» - — ." ."
" ., 1
1 ; 1 1 и
", /
*
Е
Ф У
/ ,l ./ ,У
3б
= Х5
Ф
Г 1
BQ8. У
1248792
Составитель И.Бакулина
Редактор P.Öèöèêà Техред Н.Боикало Корректор Л.Патай
Заказ 4171/13 Тираж 1031 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
