Механическая рука манипулятора

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности. Целью изобретения является повьппение точности позиционирования за счет компенсации деформации от изгиба и кручения механической руки. Это достигается тем, что на основных 7 и 8 и дополнительных 9 и 10 уравновешивающих тягах, расположенных под углом друг к другу, создают уравновешивающие силы Р, Р, Р, и , позволяющие компенсировать деформации, создаваемые силой тяжести переносимого изделия. Уравновешивающие силы Р и Р создаются основными приводами компенсации 1 и 12 в зависимости от величины прогиба и угла закручивания, а дополнительные силы Р и Р - дополнительными приводами 13 и 14 компенсации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (5)) 4 В 25 ) 18/00, 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4153888/25-08 (22) 01.12.86 (46) 07.06.88. Вюл. Р 21 (71, Тольяттинский политехнический институт и Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72) .И.Я . Соколов и А.В . Шипилов (53) 62-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 727427, кл. В 25 J 19/00, 1980. (54) МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в производстве промьппленных роботов повьппенной точности. Целью изобретения является повьппение точности позиционирования за счет компенсации деформации от изгиба и кручения механической руки. Зто достигается тем, что на основных 7 и 8 и дополнительных

9 и 1О уравновешивающих тягах, расположенных под углом друг к другу, создают уравновешивающие силы Р, Р

Р и Р4, позволяющие компенсировать деформации, создаваемые силой тяжести переносимого иэделия. Уравновешивающие CHJIbl P(H P COBWEB(OI CR OCHOBHhlh(H приводами компенсации 11 и 12 в зависимости от величины прогиба и угла закручивания, а дополнительные силы

Р > и Р4 — дополнительными приводами

13 и 14 компенсации. 2 ил.

1400881

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности и для повышения точ5 ности позиционирования действующих промышленных роботов.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования механической руки робота путем компенсации деформаций от изгиба и кручения.

На фиг. 1 изображена механическая рука манипулятора с устройством для автоматической компенсации ее упругих ,деформаций; на фиг. 2 — схема сил, действующих на механическую руку.

Механическая рука манипулятора состоит из стержня l, на одном из концов которого закреплен опорный фланец

2, связанный с корпусом манипулятора (не показан), а другой конец жестко связан с корпусом 3 захватного устройства 4, средств 5 и 6 измерения деформаций и устройства компенсации упругих деформаций. 25

Средства 5 и б измерения деформа-! ции, служащие для измерения деформации соответственно прогиба и угла закручивания, выполнены в виде, напри. мер, тензометрических датчиков. Уст- 30 ройство компенсации упругих деформаций включает основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 уравновешивающие тяги, основные 11 и 12 и дополнительные

13 и !4 приводы компенсации, например 35 гидроцилиндры, шарнирно установленные на опорном фланце 2, и систему управления, обеспечивающую в зависимости от величины прогиба и угла закручивания выработку уравновешивающих сил 40

Р„ и Р на основных и P и Р на дополнительных уравновешивающих тягах.

Основные 7 и 8 и дополнительные

9 и 10 уравновешивающие тяги установлены по разные стороны от продольной 45 оси стержня так, что дополнительные уравновешивающие тяги 9 и 10 располагаются в одной плоскости с продольной осью стержня 1 и параллельны друг другу, каждая из дополнительных уравновешивающих тяг 9 и 10 составляет с соответствующей основной уравновешивающей тягой 7 и 8 угол ь = 5-15 причем одни концы основных 7 и 8 и дополнительных 9 и 10 уравновешиваю55 щих тяг жестко связаны с выходными элементами (штоками) соответствующих основных ll и 12 и дополнительных

13 и 14 приводов компенсации, а другдеА=) 203

В = — 1кр (р,;

P u P

> и бакр величины уравновешивающих сил жесткость стержня на изгиб и кручение соответственно; прогиб и угол закручивания свободного конца стержня, вызванные весом переносимого изделия при отсутствии компенсации; ср расстояние от точки при— ложения. уравновешивающей силы до продольной оси стержня

Для компенсации бокового изгиба и продольного сжатия стержня в точ— ках приложения уравновешивающих сил

Р и Р прикладывают дополнительные силы Р> и Р, которые определяют как отрицательно направленные проекции уравновешивающих сил Р и Р на плоскость, проходящую через точки приложения сил и продольную ось стержня.

Перпендикулярные к оси стержня 1 составляющие уравновешивающих сил где A = j „ Zo; гие их концы шарнирно связаны с корпусом 3 захватного устройства 4. При этом точки крепления этих тяг с корпусом 3 захватного устройства 4 расположены симметрично продольной оси стержня 1. Основные 11 и 12 и дополнительные 13 и 14 приводы компенсации попарно связаны общими гидравлическими магистралями. Запоршневые полости одних гидроцилиндров связаны со штоковыми полостями других гидроцилиндров.

Система управления выполнена в виде системы уравнения с обратной связью в зависимости от деформаций механической руки. Ее задачей является сведение к нулю измеряемых деформаций стержня 1 путем выработки уравновешивающих сил на основных уравновешивающих тягах 7 и 8.

1400881

W(P) =К + — "

1

В = †„ j, $0, приложенных симметрично и наклонно к продольной оси стержня, дают равнодействующую

IA/siïÛ, которая компенсирует прогиб, вызванный весом переносимого изделия, и момент 81/siп о6 относительно оси стержня, который компенсирует ее закручивание. 10

Приложение дополнительных сил Р и Р4, определенных как отрицательно направленные проекции уравновешивающих сил Рл и Р на плоскость, проходящую через точки приложения сил и продольную ось стержня 1, позволяет компенсировать боковой изгиб и продольное сжатие, вызванные действием проекций уравновешивающих сил Р„ и

Р на плоскость, проходящую через точки приложения сил и продольную ось стержня 1., Закон изменения уравновешивающих сил на выходе системы управления в зависимости от измеряемых деформаций 25

Z и (p определяется передаточными функциями

А(Р), В(Р)

W,(P) уру W (P) где А(Р), В (Р), . Z (Р) и { (Р) - изображения по Лапласу соответствующих величин. !

Например, для пропорционального закона управления W,(P)=Kл, Ч (Р)=К закон изменения уравновешивающих сил имеет вид

Рля 2 ° з1п (K

Система управления состоит иэ счетно-решающего блока 15, на вход которого подключены средства 5 и 6 измерения деформаций, реализующего выбранный закон управления, при этом одна пара электрических выходов блока 15 связана с усилителями 16 и 17, реализующими необходимые коэффициенты усиления, а другая — с гидрорас— пределителями 18 и 19. На электрические выходы усилителей 16 и 17 подключены электрогидравлические преобразователи 20 и 21, гидравлические выходы которых соединены с баком 22 для рабочей жидкости, а гидравлические выходы связаны через гидрораспределители 18 и 19 с приводами 11-14 компенсации.

Средства 5 и 6 измерения деформаций закрепляют на стержне 1, находящемся в состоянии деформации от собственного веса. Это положение считают нулевым или исходным. При этом усилия натяжения всех тяг равны нулю.

Механическая рука манипулятора работает следующим образом.

При переносе изделия, у которого центр тяжести не лежит на продольной оси руки робота, происходит прогиб и закручивание стержня 1. Средства 5 и 6 измерения деформации выдают сигналы счетно-решающему блоку 15, зависящие соответственно от величины прогиба Z и угла (р закручивания конца стержня, несущего захватное устройство. Счетно-решающий блок 15 подает на выходы усилителей 16 и 17 соответствующие сигналы управления компенсацией упругих деформаций. После усиления сигналы управления поступают на электрогидравлические преобразователи 20 и 21, на выходе которых создаются давления Р, и Р рабочей жидкости, пропорциональные входным токам l u I . Рабочая жидкость, проходя через гидрораспределители 18 и 19, поступает к приводам 11-14 компенсации, которые обеспечивают усилия

Р, и Р< на основных уравновешивающих тягах 7 и 8 и Р > и Рл на дополнительных уравновешивающих тягах 9 и 10.

Равнодействующая перпендикулярных к продольной оси стержня 1 составляющих Рл и Р основных уравновешивающих сил Р, и Р изгибает стержень 1 в направлении, противоположном прогибу, вызванному весом Рл переносимого изделия. Момент этих составляющих относительно продольной оси стержня закручивает его в направлении, противоположном закручиванию, вызванному весом переносимого изделия. Тем самым

1400881 стержень приводится к исходному состоянию. Составляющие Р,> и Р > основных уравновешивающих сил Р„ и Р не вызывают бокового изгиба и продольного

5 сжатия стержня 1 благодаря противодействию сил Р и Р на дополнительных у авновешивающих тягах 9 и 10, создаваемых дополнительными приводами 13

14 компенсации.

Дополнительные силы Р и Р равны отрицательно направленным проекциям равновешивающих сил на плоскость, роходящую через точки приложения сил продольную ось механической руки. оотношение основных Р и Р и дополительных Р> и Р сил получают подбоом диаметров дополнительных приводов

13 и 14 компенсации пропорциональными иаметрсч поршней основных приводов

lil и 12 компенсации.

При переносе изделий, у которых

HleHTp тяжести располагается на расстоянии,. больше чем, от продольной 25 си стержня 1, уравновешивающие силы и Р делают противонаправленными. ри этом одна основная уравновешиваюая тяга работает на сжатие, а другая ь а растяжение. В зависимости от требу-30

c(Moro направления действия уравновеши" 1ающих сил Р и Р гидрораспределитеs)v l8 и 19, управляемые счетно-решающим блоком 15, подают рабочую жидкость в нужную полость идроцилиндров приво дов 11, 12 и 13, 14 компенсации.

Формула и з о б р е т е н и я

Механическая рука манипулятора, содержащая стержень, имеющий на одном конце опорный фланец, а другой конец жестко связан с корпусом захватного устройства, устройство компенсации упругих деформаций, включающее основные приводы компенсации и основные уравновешивающие тяги, установленные вдоль продольной оси стержня по разные стороны от последней, и средства измерения деформаций, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности позиционирования за счет компенсации деформаций кручения стержня, устройство компенсации упругих деформаций снабжено дополнительными приводами компенсации и дополнительными уравновешивающиМи тягами, установленными под углом к основным уравновешивающим тягам и расположенными в одной плоскости с продольной осью стержня параллельно одна другой, причем основные и дополнительные приводы компенсации шарнирно закреплены на опорном фланце, их выходные элементы жестко связаны соответственно с одним концом основных и дополнительных уравнове— шивающих тяг, а другие концы этих тяг, связаны шарнирно между собой и с корпусом захватного устройства.

1 400881

Составитель А. Ширяева

Редактор П. Гереши Техред Л. Сердюкова Корректор М. Шароши

Заказ 2755/18 Подписное

BHHHIIH 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