Манипулятор

Авторы патента:

B25J9/08 - отличающиеся конструкцией модулей

B25J9/06 - отличающиеся многошарнирным сочленением рук

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в промьшшенных роботах различного назначения , манипуляторы которых включают ша рнирно сочлененные звенья. Манипулятор содержит приводы 2 и 3 и дополнительный орган, которьй включает в себя звено 6,состоящее из двух соосных кинематических передач в виде ряда сцепленных шестерен 8,9,10 и 11. Оси шестерен закреплены на корпусе 16 звена с возможностью свободного вращения, соосно крайним шестерням на корпусе звена установлены с возможностью вращения конические шестерни 17 и 18, С осями крайних шестерен передач связана одна из осей крестовины 21. Каждая кинематическая передача выполнена в виде ряда четного или нечетного числа взаимосцепленных шестерен. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

243 А1 (!9) (l!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ я, (циг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3724747/25-08; 3730229/25-08

:(22) 13.04.84 (23) 26.04.84 по п. 2 (46) 30. 11. 86. Бюл. );"- 44 (72) И.Ф. Панасенков и Е.С. Назаров (53) 621.229.72(088.8) (56) Патент США N 4353677, кл. В 25 J 9/00, опублик. 1982. (54) ИАНИПУЛЯТОР (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в промышленных роботах различного назначения, манипуляторы которых включают шарнирно сочлененные звенья. Манипулятор содержит приводы 2 и 3 и ($!) 4 В 25 J 18/06 1/02, 9/06, 9/08 дополнительный орган, который включает в себя звено 6, состоящее из двУх соосных кинематических передач в виде ряда сцепленных шестерен 8,9, 10 и 11. Оси шестерен закреплены на корпусе 16 звена с воэможностью свободного вращения, соосно крайним шестерням на корпусе звена установлены с возможностью вращения конические шестерни 17 и 18, С осями крайних шестерен передач связана одна из осей крестовины 21. Каждая кинематическая передача выполнена в виде ряда четного или нечетного числа взаимосцепленных шестерен. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.!

273243

Изобретение относится к робототех° нике и может быть использовано в промышленных роботах различного назначени1, манипуляторы которых включают шарнирно сочлененные звенья. 5

Цель изобретения вЂ” повышение маневренности и расширение зоны обслуживания, На фиг. 1 схематически изображен манипулятор общий вид; на фиг. 2 вЂ” 10 кинематическая схема, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вЂ” то же, разрез

Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 вЂ” вид В на фиг. 2; на фиг, 5 вЂ” вид Г на фиг. 2, на фиг. 6 вЂ” взаимное положение двух 15 I унифицированных звеньев; на фиг.7 вариант исполнения.

Манипулятор (фиг. 1) содержит основание 1, на котором установлены гидроцилиндры приводов 2 и 3 со штока- 20 ми 4 и 5 и исполнительный орган, состоящий из шарнирно сочлененных унифицированных звеньев 6 и кисти, также составленной из унифицированных звеньев того же или другого ти поразмера с захватом 7. Кисть закреплена на звене с продольным перемещением.

Каждое звено 6 содержит две ветви кинематической зубчатой передачи (фиг. 6,2 и 3), составленные из четырех взаимно сцепленных шестерен (зубчатых колес) 8-11 и 12-15. Четное число шестерен обеспечивает вращение крайних шестерен в противоположные стороны. Шестерни одной передачи установлены соосно шестерням дру В гой передачи. Все шестерни передач закреплены на корпусе 16 звена с возможностью свободного вращения.

Соосно крайним. шестерням 8 и 11 первой кинематической передачи установлены на корпусе 16 с возможностью вращения конические шестерни 17 и 18, жестко соединенные с шестернями 8 и

11 и образующие с ними блоки. Соосно крайним шестерням 12 и 15 второй кинематической передачи на корпусе 16 неподвижно закреплены конические шестерни 19 и 20.

Каждое звено снабжено крестовиной

21 с осями 22 и 23. Ось 22 крестовины своими концами связана с осями крайних шестерен 8 и 12, причем с шестерней 12 жестко., а с шестерней

8 с возможностью вращения. Концы второй оси 23 крестовины первого звена (фиг,2) соединены со штоками 4 и 5 гидроцилиндров, причем первый шток 4 соединен с концом оси 23 крестовины непосредственно через рычаг

24 ° Рычаг 24 на крестовине закреплен жестко, а на штоке вЂ” шарнирно (фиг. 2 и 5), На втором конце оси

23 установлена шестерня 25, ось которой соединена со штоком 5 через рычаг 26. Рычаг 26 соединен со штоком шарнирно, а с осью шестерни вЂ жестко (фиг. 2 и 4). Шестерня 25 связана зацеплением с неподвижной конической шестерней 19. Коническая шестерня 17 соединена с шестерней 27, установленной соосно с осью 23 крестовины и неподвижно закрепленной на основании 1. Звенья сочленены друг с другом с разворотом относительно продольной оси Б-Б на 90 . Крестоо вина 21 последующего звена соединена с предьдущим звеном таким образом, что ее свободная ось 23 установлена соосно с осями крайних шестерен 11 и 15 предьдущего звена, причем с шестерней 15 неподвижно, а с шестерней 11 с возможностью вращения.

Подвижная коническая шестерня 17 последующего звена зацеплена с неподвижной шестерней 20 предьдущего звена. Подвижная коническая шестерня

18 предьдущего звена зацеплена с первой неподвижной конической. шестерней

19 последующего звена. Последующие звенья соединяются аналогичным образом, как показано на фиг.6.

Датчики положения звеньев 28 и

29 установлены на основании 1 и соединены с рычагами 24 и 26.

Манипулятор работает следующим образом.

При повороте звеньев в заданное положение, например, в плоскости чертежа вверх (фиг.2), в гидроцилиндр 2 подается рабочая жидкость под давлением. Шток 5 гидроцилиндра вьдвигается и поворачивает рычаг 26 и шестерню 25 по часовой стрелке (по стрелке В), так как они жестко соединены. Шестерня 25 поворачивает шестерню 19 против часовой стрелки. Так как шестерня 19 жестко соединена с корпусом 16 предьдущего звена 1, то оно поворачивается относительно основания 1 вокруг оси 22 вверх. При повороте звена 1 шестерня

13, соединенная с шестерней 12, начинает поворачиваться (обкатываться) против часовой стрелки, так как шес3243

127

35 теряя 12 соединена с крестовиной 21 и остается неподвижной относительно основания 1. Движение через шестерню 14 передается на шестерню 15, которая поворачивается против часовой стрелки. Шестерня 15 жестко соединена с крестовиной 21 последующего звена, поэтому крестовина 21 этого звена поворачивается относительно предыдущего звена «Т против часовой 10 стрелки. Крестовина 21 поворачивает указанное звено относительно предыдущего звена вверх вокруг оси 23.

Если передаточное число шестерен .равно единице, то последующее звено 15 повернется вверх относительно предыдущего звена на тот же угол, что и звено предыдущее (первое) относительно основания 1. Таким образом второе звено манипулятора повернется отно- 20 сительно основания 1 .а двойной угол.

Так как второе звено поворачивается относительно первого эз на вверх, то шестерня 17 второго звена; находящаяся в зацеплении с шестерней 20 25 первого звена, начинает поворачиваться (обкатываться по шестерне 20) против часовой стрелки за счет того, что шестерня 20 неподвижно соедине на с первым звеном, соответственно Зр поворачивается против часовой стрелки и шестерня 8 второго звена, которая жестко соединена с шестерней 17.

Далее движение передается через шестерни 9 и 10 второго звена на шестерню 11. Шестерня 11 второго звена вместе с шестерней 18 (они жестко соединены) поворачивается по часовой стрелке относительно этого зве на вокруг оси 23. Шестерня 18 этого зве- + на находится в зацеплении с шестерней 19 следующего третьего звена и поворачивает ее против часовой стрелки. Так как шестерня 19 жестко соединена с третьим звеном, это зве- 45 но поворачивается относительно второго звена вверх вокруг оси 22. Если передаточное число шестерен равно единице, то третье звено повернется вверх относительно второго звена на тот же угол, что и это звено повернулось относительно первого звена.

Таким образом, третье звено повернется относительно основания 1 на тройной угол. Далее на следующие зве- 5 нья движение передается аналогично.

Таким образом, если манипулятор (рука робота) составлена иэ подвиж4 ных звеньев, то последнее звено повернется относительно неподвижного звена на угол a n,,где сб вЂ” угол поворота первого подвижного звена относительно неподвижного.

Поворот звеньев в заданное положение, в плоскости чертежа вниз, осуществляется аналогичным образом, меняется только направление вращения.

При повороте звеньев в заданное положение в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (вверх), манипулятор раб;.тает следукщим образом.

В гидроцилиндр 3 подается рабочая жидкость под давлением, шток 4 гидроцилиндра втягивается и поворачивает рычаг 24 и крестовину 21 звена Х против часовой стрелки (по стрелке В), так как они жестко соединены. Крестовина 21 поворачивает звено I относительно основания 1 вокруг оси 23 вверх в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа. Так как звено I поворачивается относительно основания 1 вокруг оси 23, то шестерн, 17 звена I поворачивается (обкатыьается) относительно звена I против часовой стрелки за счет того, что шес" терня 17 находится в зацеплении с шестерней 27, которая неподвижно закреплена на основании 1. Шестерня

8 звена I также поворачивается против часовой стрелки, так как шестерня 8 жестко соединена с шестерней 17.

Движение через шестерни 9 и 10 звена I передается шестерне 11, которая вместе с шестерней 18 поворачивается по часовой стрелке (шестерни 11 и 18 соединены жестко). Шестерня 18 звена I находится в зацеплении с шестерней 19 звена II и поворачивает ее против часовой стрелки (по стрелке В).

Так как шестерня 19 неподвижно соединена со звеном II то звено II поворачивается относительно звена вокруг оси 22 вверх в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (фиг.2). Если передаточное число шестерен равно единице, то последующее звено повернется относительно предыдущего звена на тот же угол, что и предыдущее звено повернулось относительно основания 1, таким образом звено II повернется относительно основания I на двойной угол. Так как звено II поворачивается относительно звена I вокруг оси 22 вверх, то шестерня 13 звена II находящаяся в за% 12732 цеплении с шестерней 12, поворачива-: ется (обкатывается) против часовой стрелки ввиду того, что шестерня 12 жестко соединена с крестовиной 21 и остается неподвижной относительно звена I. Далее движение передается через шестерню 14 на шестерню 15, которая вместе с крестовиной 21 звена III (шестерня 15 и крестовина 21 соединены жестко) поворачивается

Ю ,против часовой стрелки. Крестовина

21 звена III поворачивает последнее относительно .звена II вверх вокруг оси 23 в плоскости, перпендикулярноЯ плоскости чертежа. 15

Если передаточное число шестерен равно единице, то третье звено повернется вверх относительно второго звена на тот же угол, что и второе звено повернулось относительно пер- 2б ваго звена, таким образом. третье звено повернется относительно основания 1 на тройной угол. На следующие звенья движение передается аналогично. 25

Поворот звеньев в заданное положение в плоскости, перпендикулярной .плоскости чертежа, эа плоскость чертежа осуществляется аналогичным образом, меняется только направление Зо вращения.

При необходимости поворота последнего звена в плоскости, размещенной к плоскости чертежа под углом, не о. равным 90, штоки приводов 2 и 3 выдвигаются или втягиваются одновременно. При этом подвижные звенья поворачиваются одновременно вокруг всех своих шарнирных осей 22 и 23.

Датчики положения 28 и 29 соединены с рычагами 2б и 24 и снимают информацию о положении звеньев манипулятора. При повороте звеньев на заданный угол сигнал с датчиков поступает в систему управления робота, 45 система управления подает сигнал на приводы 2 и 3, и они останавливаются.

43 Ь

На фиг. 7 изображен вариант манипулятора с нечетным числом промежу точных шестерен (зубчатых колес). В этом варианте конфигурация руки при работе иная, чем в укаэанном варианте.

Формула изобретения

1. Манипулятор, содержащий шарнирно соединенные между собой звенья, имеющие стыковочные элементы, и кинематическую цепь привода изменения относительного положения звеньев, отличающийся тем, что, с целью повышения маневренности и расширения зоны обслуживания, кинематическая цепь привода выполнена в виде разветвленной на две параллельные ветви зубчатой передачи, -включающей в себя блоки из цилиндрических и конических зубчатых колес, смонтированные на звеньях промежуточные цилиндрические.колеса, входящие в зацепление с цилиндрическими колесами блоков, и конические зубчатые колеса, жестко связанные каждое с соответствующим звеном и входящие в зацепление с коническим зубчатым колесом соответствующего блока, при этом оси блоков совпадают с осями шарнирного соединения звеньев между ,собой.

2. Манипулятор по п. 1, о т л ивЂ” ч а ю шийся тем, что в кинематической цепи привода между смежными зубчатыми блоками имеется нечетное число промежуточных цилиндрических зубчатых колес.!

3. Манипулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в кинематической цепи привода между смежными зубчатыми блоками имеется четное число промежуточных цилиндрических зубчатых колес.

l 273243

I б-Б

13 Й2 75Ю

19 12

79 72 22

17 8 2Ц

27 17 228 9 10 19 78 11

l273243

22 12 1Э П 15

ЧнщьццнрЯаннее ь5вне E

Див, 7

Составитель С. Новик