Рука манипулятора

 

Изобретение относится к области робототехники. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик. Рука манипулятора содержит ряд соединенных между собой шарнирами 4, 5 и 7 звеньев 1, 2 и 3, -их приводы установлены на неподвижном основании, гибкие тяги для передачи движения с приводов на звенья и цилиндрические пружины 23 и 24 по числу шарниров соединения, при этом цилиндрические пружины выполнены с полыми витками. Цилиндрические пружины 23 и 24 имеют навивку противоположного направления и расположены соосно осям вращения шарниров. 4 ил. J9 15 / / .11 2} .П f3 зг б 36 37 8 /5 9 / 4 / / // I , 12 (Л 20 10 Фи2.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СоаМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

2Z

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3919034/25-08 (22) 28,06,85 (46) 07,07,87. Бюл, № 25 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им, Г.И,Носова (72) А,Н,Макаров и И,М,Кутлубаев (53) 62-229„72 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1263520, кл, В 25 J 18/00, 1985, :(54) РУКА МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к области робототехники, Цель изобретения улучшение динамических характеристик °

„„80„„132157 . А1 (51) 4 В 25 J 1 02 1800

Рука манипулятора содержит ряд соединенных между собой шарнирами 4, 5 и 7 звеньев 1, 2 и 3, их приводы установлены на неподвижном основании, гибкие тяги для передачи движения с приводов на звенья и цилиндрические гружины 23 и 24 по числу шарниров соединения, при зтом цилиндрические пружины выполнены с полыми витками.

Цилиндрические пружины 23 и 24 имеют навивку противоположного направления и расположены соосно осям вращения шарниров, 4 ил, 132157

Изобретение относится к робототехнике и предназначено для использования в конструкциях роботов с большой степенью подвижности, Цель изобретения — улучшение динамических характеристик за счет кинематической развязки шарниров, На фиг,1 изображена кинематическая схема руки манипулятора; на фиг,2— то же, вид сверху; на фиг,3 — сече- 1О ние Л-Л на фиг.2; на фиг.4 — вид Б на фиг,3, Рука манипулятора содержит подвижные звенья 1 3, соединенные между собой шарнирами 4 и 5, Звено 1 соединено с неподвижным основанием

6 через шарнир 7, Каждое подвижное звено имеет поперечную пластину, жестко связанную со звеном, Звено 1 имеет поперечную пластину 8, звенья

2 и 3 — соответственно поперечные пластины 9 и О, Приводы каждого подвижного звена расположены на неподвижном основании (He показано) .

Движение с приводов на звенья передаетсяя чере з гибкие тяги, например тросики, При этом один конец каждой тяги закреплен на выходном элементе . привода, а другой — на приводимом в движение звене, 30

Каждое звено приводится в,цвижение от двух гибких тяг, обеспечивающих прямое и обратное движения, Звено 1 приводится в движение гибкими тягами

11 и 12, перекинутыми через направ- 35 ляющие блоки !3 и )4 соответственно, Концы гибких тяг 11 и 12 закреплены неподвижно на противоположных краях поперечной пластины 8, Звено 2 приводится в движение гибкими тягами 15 и 40

1 6, перекинутыми через направляющие блоки *17 и 18 соответственно, Концы гибких тяг !5 и 16 закреплены на противоположных краях поперечной пластины 9, Звено 3 приводится в движение 45 через гибкие тяги 19 и 20, перекинутые через направляющие блоки 2) и 22 соответственно, Все направляющие блоки 13, 14, )7, 18, 21 и 22 установлены на неподвиж- 50 ном основании 6 с возможностью вращения, Шарниры 7 и 4 снабжены цилиндрическими пружинами 23 и 24 соответственно, витки которых выполнены полыми, Продольные оси пружин соосны 55 осям вращения шарниров„ Продольная ось 25 цилиндрической пружины 23 соосна оси вращения 26 шарнира 7 и пер6 2 пендикулярна продольной оси 27 звена

) „Крайние витки 28 и 29 цилиндрической пружины 23 неподвижно закреплены на основании 6 и звене 1 соответственно, Крепление витков 28 и 29 к основанию 6 и звену 1 обеспечивается через клеммовые соединения 30 и резьбовое соединение 3), Клеммы соединены с витками через пластину 32, жестко связанную с клеммой и витком, например, сваркой, Цилиндрическая пружина 24 установлена аналогично цилиндрической пружине 23, Внутри полости пружины гибкие тяги отделены одна от другой и от стенок витков наполнителем 38, который обеспечивает малый коэффициент трения при движении гибких тяг относительно витков пружины.

Каждая пружина имеет по два входных и выходных отверстия, цилиндрическая пружина 23 имеет входные 34 и 35 и выходные 36 и 37 отверстия, При этом отверстия 34 и 35 расположены на расстоянии, равном 1,5 шага витка пружины или кратном 1,5 шага.

На аналогичном удалении друг от друга расположены выходные отверстия 36 и 37, Продольные оси выходного 36 и входного 34 отверстий лежат в одной плоскости, Оси отверстия 35 и 37 расположены также в одной плоскости, Отверстия 34 и 37 расположены на неподвижном витке 28, отверстия 35 и

36 — на витке 29, неподвижном относительно звена 1.

Направление витков цилиндрических пружин 23 и 24 соседних шарниров выполнено противоположным, Пружина 23 имеет левое направление витков, пружина 24 — правое.

Взаимное расположение входных и выходных отверстий пружины 24 идентично взаимному расположению аналогичных отверстий пружины 23, Гибкие тяги

15 и 19 огибают направляющие блоки соответственно 17 и 21, после чего направлены параллельно друг другу к входному отверстию 34 пружины 23, По полости витков пружины 23 гибкие тяги проходят на равном удалении одна от другой и от стенок витков пружины до выходного отверстия 36, Гибкая тяга

19 после выхода из пружины 23 направлена к входному отверстию пружины 24, аналогичному входному отверстию 34 пружины 23, По полости витков пружины 24 гибкая тяга 19 пропущена до

1321576 выходного отверстия аналогично выходному отверстию 36 пружины 23, От стенок витков .пружины 24 гибкая тяга 19 отделена наполнителем 33, После выхода из пружины 24 гибкая тяга 19 направлена к краю пластины 10 звена 3, Гибкая тяга 15 после выхода из отверстия 36 пружины 23 направлена к краю пластины 9, Гибкие тяги 16 и 20 расположены на руке манипулятора ана-10 логично гибким тягам 15 и 19, Через направляющие блоки, соответственно 18 и.22 гибкие тяги направлены к входному отверстию 35 пружины 23, Выход гибких тяг из пружины 23 обеспечивается через отверстия 37. Гибкая тяга 16 после этого направлена к краю пластины 9, противоположному тому, к которому прикреплена гибкая тяга

15, Гибкая тяга.20 после выхода из 20 отверстия 37.направлена к входному отверстию пружины 24, аналогичному входному отверстию 35 пружины 23.

После выхода из пружины 24 через отверстие, аналогичное отверстию 37 пружины 23, гибкая тяга 20 направлена к краю пластины 10, Для фиксации положения выходного, звена привода относительно неподвижного основания 6 установлен .тормоз 30 (не показ ан) .

Рука манипулятора работает следующим образом, Для обеспечения поворота звена 1 35 относительно неподвижного основания 6 против хода часовой стрелки включают привод гибкой тяги 11, сообщая ей движение. При этом одновременно гибкая тяга 12 свободно, без натяже- 40 ния,.отпускается за счет работы привода, Вращение выходного элемента привода при этом такое, что обеспечивает удлинение гибкой тяги 12 (привод гибкой тяги 12 может работать в 45 режиме генератора при отпущенном тормозе выходного элемента). Под действием движущейся в направлении к приводу гибкой тяги 11, конец которой закреплен на поперечной ппастине 8, звено 1 поворачивается в шарнире 7 против часовой стрелки до достижения заданного угла поворота, после чего привод гибкой тяги 11 выключается, При этом выходное звено привода, на .котором закреплен конец гибкой тяги

11„ фиксируется тормозом относительно неподвижного основания 6. При повороте звена 1 приводы гибких .тяг

15 16 и 19, 20 включены, Поворот звена 1 сопровождается увеличением диаметра цилиндрической пружины 23, так как виток 29 враща" ется вместе со звеном 1 относительно неподвижного основания 6 и жестко с ним связанным витком 28, Вращение витка 29 относительно витка 28 происходит вокруг оси 25 пружины, соосной оси 26 шарнира 7, Вследствие того, что,вращение витка 29 происходит против направления часовой стрелки и совпадает с найравлением витков пружины 23, диаметр последней увеличивается, При увеличении диаметра пружины

23 расстояние между входными отверстиями 34 и 35 и выходными отверстия" ми 36 и 37, замеренное по поверхности витков, остается неизменным, Поэтому длины тяг, проходящих внутри полых витков пружины, остаются неизменными, Для поворота звена 2 относительно звена 1 включают привод гибкой тяги

16, при этом гибкая тяга 15 свободно перепускается, Под действием движущейся гибкой тяги 16 один конец которой закреплен на поперечной пластине

9, звено поворачивается в шарнире

4 по часовой стрелке, При этом диаметр цилиндрической пружины 24 уменьшается, но неизменной остается длина между входными и выходными отверстиями, замеренная по поверхности витков, Благодаря этому положение звена

3 относительно звена 2 при повороте последнего неизменно, Движение тяги

16 по внутренней полости витков пружины 23 не изменяет ее положение и конфинурацию, так как силы трения скольжения незначительны благодаря наполнителю 33 и, кроме того, силы трения направлены вдоль витков пружины, имеющей в этом направлении повышенную жесткость.

Поворот звена 3 относительно звена 2 по часовой стрелке обеспечивается включением гибкой тяги 19, один конец которой закреплен на поперечной пластине 10. Привод гибкой тяги

20 при этом также включают в направлении, обеспечивающем свободное, ненатянутое, положение гибкой тяги 20, Гибкие тяги 19 и 20 при этом движутся относительно пружин 23 и 24 (фиг. 2), не изменяя их положение и форму, 1321576

27< FS 6 Л 81 1620 B 2 Щ

Формул а изобретения

Рука манипулятора, содержащая основание, последовательно шарнирно соединенные с основанием и между собой звенья с жестко закрепленными на них поперечными пластинами, приводы, установленные на основании, гибкие тяги, попарно связанные каждая одной стороной с концами поперечной пластины соответствующего звена, а другой стороной - с соответствующим гриводом и цилиндрическими пружинами по числу шарниров соединения, причем цилиндрические пружины выполнены с полыми витками и их крайние витки закреплены на смежных звеньях, а гибкие тяги приводов последующих звеньев проходят через .полые витки цилиндрических пружин, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью улуч" шения динамических характеристик, 10 цилиндрические пружины соседних шарниров имеют навивку противоположного направления и расположены соосно осям шарниров.

1321576

Составитель И, Бакулина

Редактор В,Петраш Техред Я.Попович Корректор С.Черни

Заказ 2707/10 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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