Рука манипулятора

 

РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержа щая основание, последовательно шарнирно соединенные с основанием и ме ду собой звенья, имеющие поперечные планки, жестко закрепленные на звеньях , приводы, установленные на основании , и габкие тяги, связанные одним концом с противоположными концами поперечной планкн каждого звена, а другим - с соответствующим приводом , отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности позиционировання за счет уменьшения взаимного влияния приводов, она снабжена по числу шарниров цилиндрическими пружинами с полыми витками, имеющими Два диаметрально расположенных выходных отверстия, при этом пружины установлены соосио продольным осям звеньев и крайними витками закреплены неподвнжно на смежных звеньях, а гибкие тяги приводов последующих звеньев проходят через полые витки пружин и соответствующие выходные отверстия.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) SU (n) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3881858/25-08 (22) 1 1. 04. 85 (46) 15. 10.86. Бюл. 11 38 (71) МВТУ им. Н. Э. Баумана (72) Б.И. Крюков, А.Н. Макаров и И.М.Кутлубаев (53) 62-229.72(088.8) (56) Патент СЛА Ф 3497083, кл. В 25 J 9/00, 1970. (54) (57) РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая основание, последовательно шарнирно соединенные с основанием и между собой звенья, имеющие поперечные планки, жестко закрепленные на звеньях, приводы, установленные на основании, и гибкие тяги, связанные (511 4 В 25 .У 1/02//В 25 J 18/00 одним концом с противоположными концами поперечной планки каждого звена, а другим — с соответствующим приводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности позиционирования эа счет уменьшения взаимного влияния приводов, она снабжена по числу шарниров цилиндрическими пружинами с полыми витками, имеющими два диаметрально расположенных выходных отверстия, при этом пружины установленм соосно продольным осям звеньев и крайними витками закреплены неподвижно на смежных звеньях, а гибкие тяги приводов последующих звеньев проходят через полые витки пружин и соответствующие выходные отверстия.

1263 :20

Изобретение относится к робототехнике и предназначено для использования н конструкциях роботов с большим числом степени подвижности °

Целью изобретения является повьппение точности позиционирования за счет уменьшения нзаимного влияния приводон, что обеспечивается проводкой гибких тяг через цилиндрические пружины беэ их изменения в длине при повороте любого звена руки манипулятора.

На фиг.I изображена кинематическая схема руки манипулятора;на фиг.2— шарнир руки манипулятора, общий нид; на фиг ° 3 — сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 — рабочее положение руки манипулятора.

Рука манипулятора содержит подвижные звенья 1 — 3, соединенные между собой вращательными кинематическими парами — шарнирами 4 и 5. Звено соединяется с неподвижным звеном, например основанием 6 через шарнир 7.

Каждое подвижное звено имеет поперечную планку, жестко связанную со звеном. Звено 1 имеет поперечную планку

8, звенья 2 и 3 — соответственно поперечные планки 9 и 10. Приводы каж— дого из подвижных звеньев расположены на основании (не показаны). Движение с приводов на звенья передается через гибкие тяги, например тросики.

Нри этом один конец каждой тяги закреплен на выходном элемента привода, а другой — на приводимом в движение звене.

Каждое звено приводится н движение от двух гибких тяг, обеспечивающих прямое и обратное движение звена.

Звено 1 приводится в движение тягами

11 и !2, перекинутых через направляющие блоки 13 и 14. Концы тяг 11 и 12 закреплены неподвижно на противоположных краях поперечной планки 8.

Звено 2 приводится н движение тягами

15 и 16, перекинутых соответственно через направляющие блоки 17 и IS.

Концы тяг 15 и 16 укреплены неподвижно на противоположных краях поперечнои планки 9. Звено 3 приводится в движение через тяги 19 и 20, перекинутых через направляющие блоки 21 и

22. Все направляющие .блоки 13,14,17, I8 27 и 22 установлены на основании

6 с нозможностью вращения.

Р1арниры 7 и 4 снабжены винтовыми пружинами 23 н 24. Вчтки пружины 23

55 и 24 выполнены полыми. Продольные оси пружин соосны продольным осям звеньев. Продольная ось 25 пружины

23 (фиг.2) соосна продольной оси 26 звена 6 и продольной оси 27 звена 1.

Крайние витки 28 и 29 пружины 23 неподвижно закреплены на звеньях б и

I. Крепление витков 28 и 29 к звеньям 6 и 1 обеспечивается через клеммовые зажимы 30 и резьбовое соединение 31 (фиг ° 3). Клеммы соединяются с витками через пластины 32, жестко связанных с клеммой и с витками, например сваркой. Пружина 24 установлена аналогично пружине 23.

Тяги 15,16,19 и 20 огибают соответственно блоки 17,18,21 и 22 и после этого проходят через полость по винтовой пружине 23 от неподвижного витка 28 до неподвижного относительно звена 1 витка 29. Внутри полости витков пружины тяги отделены друг от друга наполнителем 33, разделяющим тяги одна от другой и от стенок витков пружины 23. Наполнитель 33 обеспечивает малый коэффициент трения при движении тяг относительно пружины 23. Неподвижный виток 29 имеет два выходных отверстия 34 и 35, расположенных симметрично (диаметрально) относительно продольной оси 27 звена 1.

Через сечение отверстия 35 из

I витка пружины выпущена тяга 16, обеспечивающая вращение звена 2, по направлению движения часовой стрелки относительно звена 1.

Через сечение отверстия 34 выпускаются тяги 15, 19 и 20, Тяга 15 направлена к краю поперечной планки 9 и обеспечивает вращение звена 2 относительно звена 1 против часовой стрелки. Тяги 19 и 20 направлены параллельно одна другой к входному сечению пружины 24.

Пружина 24 выполнена аналогично пружине 23 и обеспечивает пропуск через полые витки тяг 19 и 20. Тяги 19 и 20 выводятся через сечения, расположенные симметрично относительно продольной оси звена 2. Тяги внутри полых витков пружин расположены на одинаковом удалении одна от другой и от стенок пружин на всей ее длине.

При выключении привода тяг, положение выходного элемента привода, на котором закреплен конец тяги, фикси)263520 руется относительно неподвижной опоры тормозом (не показан).

Рука манипулятора работает следующим образом.

При необходимости изменят положение третьего звена, например, за счет поворота звена 1 относительно звена

6 против часовой стрелки, звена 2 относительно звена l по направлению движения часовой стрелки и звена 3 )О относительно звена 2 против направления движения часовой стрелки. Положе— ние исходное для начала движения изображено на фиг.l.

Для обеспечения поворота звена 1 15 относительно неподвижного основания

6 против часовой стрелки включают привод тяги !l сообщая ей движение.

При этом одновременно тяга 12 свободно без натяжения отпускается. Под 20 действием движущейся тяги 1), конец которой закреплен на планке 8 звено

1 поворачивается н шарнире 7 против часовой стрелки, до достижения заданного угла поворота, после чего при- 25 вод тяги Il выключают. При повороте звена 1, приводы тяг 15, !6 и 19, 20 выключены, при этом положение звена

2 относительно звена 1 и звена 3 относительно звена 2 остается неизменным. Поворот звена l сопровождается изгибом пружины 23, расстояние между аналогичными точками сосЕдних нитков со стороны блока 13 уменьшается, а со стороны бЛока 14 увеличивается.

В результате этого суммарная длина пружины остается неизменной, а следовательно, и суммарная длина каждой тяги, расположенной внутри полой пружины 23, не меняется. Расстояние от 40 входного сечения неподвижного витка

28 до направляющих блоков неизменно.

Поворот звена I относительно основания 6 не приводит к изменению длин тяг 15, 16 и 19, 20, а, следователь- 45 но, и нет необходимости включать приводы тяг, не участвующих в данный момент в передаче движения звеньям 2 и 3.

Для поворота звена 2 относительно 50 звена 1 включают привод тяги 16, при этом тяга 15 свободно пврепускается.

Под действием движущейся тяги 16, один конец которой закреплен на поперечной планке 9, звено понорачивается55 в шарнире 4 по часовой стрелке. При этом расстояние между аналогичными точками витков пружины 24, расположенными под шарниром 4, уменьппается, а между иденти шьп ш точками витков, расположенными над шарниром, увеличивается. Суммарная длина пружины при этом остается неизменной и следовательно, и длина каждой тяги в отдельности 19 и 20 не изменяется.

Благодаря этому, положение звена

3 относительно звена 2, при повороте последнего относительно звена I неизменно. Движение тяги )6 по внутренней поверхности витков пружины 23 не изменяет ее положения и конфигурации, так как силы трения скольжения незначительны благодаря наполнителю 33 и, кроме того, силы трения направлены вдоль витков пружины, имеющей в этом направлении повьппенную жесткость.

Поворот знена 3 относительно звена 2 по часовой стрелке, обеспечивается включением привода тяги 19, один конец которой закреплен на поперечной планке 10. Привод тяги 20 при этом также включают, направление вращения выходного элемента привода обеспечивает свободное без натяжения движение тяги 20. Тяги 19 и 20 движутся относительно пружин 23 и 24, не изменяя их положение и форму.

Выполнение шарниров руки манипулятора, снабженными цилиндрическими пружинами с полыми витками, продольные оси которых соосны продольным осям звеньев, а крайние витки закреплены неподвижно на звеньях, соединенных шарниром, и кроме того, тяги привода звеньев проходящими через полые витки пружин предыдущих шарниров, позволяет обеспечить пропуск тяг, предназначенных для передачи движения последующим зненьям через шарниры без изменения длин тяг, не участвующих в данный момент в передаче движения. За счет одновременного увеличения расстояния между аналогичными точками нитков пружины, которой оснащен шарнир, звенья шарнира совершают относительное движение и данный момент с одной стороны, и уменьшения расстояния между витками с противопо— ложной стороны пружины, суммарная длина остается неизменной. Неизменными остаются и суммарные длины тяг, проходящих внутри полых витков дружины.

Неизменные длины тяг, неучаствующих в данный момент в передаче движения звеньям и проходящие через шарни5 1293520 4 ры поворачиваемых звеньев, обеспечи- Этим обеспечивается независимость вают неизменное относительное положе- движения последующих звеньев от двиние иеприводимых в движение звеньев. жения предыдущих звеньев. фиг 2

Составитель И.Бакулина

Техред М.Ходаиич

Редактор 10,Середа

Корректор М.Шароши

Заказ 5478/16 . Тираж 1031

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

l)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4