L-координатное устройство для определения положения или перемещения объекта в пространстве

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнике при исследовании точности позиционирования промышленного робота. Цель изобретения - повышение надежности и точности определения положения или перемещения объекта путем исключения ударных воздействий и уменьшения точек базирования на позиционируемом объекте. Устройство содержит корпус 1, шесть однокоординатных измерительных преобразователей 2 линейных перемещений, каждый из которых состоит из потенциометра 3 и струны 4, один конец которой намотан на вал потенциометра 3, а другой прикреплен к одному из трех элементов 6 базирования, связанных с платформой 7, которая, в свою очередь, связана с корпусом 1 шестью пружинами 9, образующими упругую подвеску. Благодаря этой подвеске платформа 7 имеет шесть степеней подвижности. В каждый момент времени потенциометр 3 измеряет текущую длину связанной с ним струны 4. Перед подходом схвата промышленного робота, в котором выполнены ответные элементы, привод 10 удерживает платформу 7 в нижнем положении. При этом схват промышленного робота не контактирует с элементами 6 базирования. После остановки промышленного робота привод 10 поворачивает кривошип 11, что приводит к движению вверх платформы 7. Элементы 6 базирования занимают определенное положение на объекте (схвате), поэтому длины струн являются координатами этого объекта (схвата) и их значения регистрируются блоком 13. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!1 (g!1 q В 25 Л 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4304953/25-08 (22) 07.09.87 (46) 07.11.89. Бюл.¹ 41 (72) А.В.Блинчевский, И,Л.Владов, Д.М.Дайч, В.Н.Данилевский, А.Ш.Колискор и А.E.Ðóêèí (53) 621.229.7(088.8) (56) Галлай Ю.М. и др. Метод оценки точности позиционирования промышленного робота на основе Ь-координат.—

Измерительная техника, 1986, № 5, с.10, рис. 2. (54) L-КООРДИНАТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ИЛИ ПЕРЕМЕШЕН1И

ОБЬЕКТА В ПРОСТРАНСТВЕ

2 (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в робототехнике при исследовании точности позиционирования промышленного робота. Цель изобретения повышение надежности и точности определения положения ипи перемещения объекта путем исключения ударных воэ" действий и уменьшения точек базирования на позиционируемом объекте. Устройство содержит корпус 1, шесть однокоординзтных измерительных преобразователей 2 линейных перемещений, каждый нз ко горых состоит из потенциометра 3 и струны 4, один конец которой намотан на вал потенциометра 3 а С2

Я

1519869 другой прикреиле« << одному из трек элементов Ь базирования, связанных с платформой 7, которая, в свою очередь, связана с корпусом 1 шестью

5 пружинами 9, образующими упругую подвеску. Благодаря этой подвеске платформа 7 имеет шесть степеней подвижности. В каждый момент времени потенциометр 3 измеряет текущую длину свя- 10 занной с ним струны 4. Перед подходом схвата промышленного робота, в котором выполнены >тветные элементы, приИзобретение o<íî Итгя к машиностроению и может быть испо <ьзовано, например, и роботитехнике при исследовании точности позиционирования промышленных роботов (HP).

Целью изобретения является повышение надежности и точности опреде- 25 ленин положения или перемещения объекта в пространстве путем исключения ударных воздействий и уменьшения числа точек базирования на позиционируемом объекте. 30

На чертеже приведена схема предлага - мого устрОиcтва °

Устройство содержит корпус 1, шесть однокоординатных измерительных преобразователей 2 линейных перемеще.—

35 ний у каждый из которых сОстОит из вращающе| ося потенциометра 3 и струны

4. С одного конца каждая струна 4 намотана на вал потенциометра 3 (несколько витков для исключения проскальзывания относительно вала) и связана с одним концом пружины 5 растяжения, второй конец которой закреплен на корпусе 1. Второй конец каждой струны 4 прикреплен к одному из трех 45 элементов 6 базирования, рабочая поверхность которого выполнена в виде сферы. Элементы 6 базирования связаны с платформой 7 посредством упругих или жестких связей 8. Платформ» 7 связана с корпусом 1 шестью пружинами

9, образующими упругую подвеску, обеспечивающую ей шесть степеней подвижности относительно корпуса.

Устройство снабжено приводом 10

55 (электродвигателем) перемещения элементов 6 базир< ванин, на валу электродвигателя у <ановлен кривошип 11, связанный струп<.й 12 с платформой 7. в«д 10 удерживает платформу 7 в нижнем положении. При этом схват промьппленного робота не контактирует с элементами

6 базирования. После остановки промышленного робота привод 10 поворачивает кривошип 11, что принодит к движению вверх платформы 7. Элементы 6 базирования занимают определенное положение на объекте (схвате), поэтому длины струн являются координатами этого объекта (схвата) и их значения регистрируются блоком 13. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Выходы потенциометров 3 связаны с соответствующими входами регистрирующего блока 13.

В устройстве для определения положения или перемещения тела в пространстве используется метод L-координат.

Положение тела в пространстве характеризуется его координатами. В системе

L-координат положение твердого тела в пространстве определяется при помощи шести чисел L,, Lz, ..., Ь, равных длинам отрезков (струн), соединяющих точки тела с точками неподвижной базы (корпуса) так, что при данных значениях L <э Ь23 ° ° ° Ф Ьб Образуется геометрически неизменяемая структура. L-координаты образуют как бы пространственные фермы, стержнями которых являются отрезки L <, Ь-.

По аналогии с пространственными формами число точек в Ь-координатах на HPíoäaèæíîé базе (корпусе) и объекта должно быть не менее трех и не более шести и они не должны лежать на одной прямой. При этом недопустимо: пересечение в одной точке более трех отрезков, расположение в одной плоскости не более трех отрезков, параллельность трех отрезков и пересечение трех других в одной точке, расположение всех отрезков в двух. плоскостях.

В устройстве может быть использо— вана одна из двух структур L-координат. В каждой из этих двух структур на неподвижной базе (корпусе) расположено шесть точек, а на объекте— три ° Характер соединения точек базы с точками объекта в одной структуре таков: одна точка тела соединена с

1519869 одной точкой основания, вторая с двумя и третья — с тремя точками основания. В другой возможной структуре каждая точка объекта со5 единена с двумя точками основания.

Упругая подвеска также имеет Lкоординатную структуру соединения пружин 9 с платформой 7 и корпусом

1, например шесть точек платформы 7 соединены с шестью точками корпуса

1 так, чтобы оси пружины отвечали структуре Ь-координат.

Устройство на примере схвата ПР работает следующим образом. 15

Каждый потенциометр 3 измеряет приращение текущей длины связанной с ним струны 4. В исходном положении устройства длина каждой струны известна (конструктивный параметр устрой- 20 ства) и, таким образом, известны текущие длины струн при любых возможных положениях элементов 6 базирования.

В схвате ПР выполнены три отвер- 25 стия с конической заборной частью (ответные элементы объекта), каждое из которых предназначено для взаимодействия с соответствующими элементами 6 базирования. Перед подходом ПР Зр привод 10 удерживает платформу 7 в нижнем положении. При этом ПР, выходя на позицию, в которой установлено устройство, не контактирует с .элементами 6 базирования.

После остановки ПР электродвигатель IО поворачивает кривошип 11, что приводит к движению вверх платформы 7. При этом элементы 6 базирования западают в ответные элементы тела 4р (схвата) и поджимаются к ним пружинами 9 упругой подвески основания. Струна 12 свободно провисает, так как платформа 7 не доходит до крайнего верхнего положения. Теперь элементы

6 базирования занимают определенное положение на теле (схвата), и, следовательно, длины струн у,, L являются координатами этого тела (схвата) и их значения регистрируются 5О блоком 13, Следует отметить, что каждый элемент 6 базирования в случае его упругого закрепления на платформе 7

55 устанавливается по своему ответному элементу объекта независимо от остальных элементов базирования, что повышает точность измерений.

После регистрации значений 1.-координат схвата электродвигатель 10 перемещает платформу 7 вниз, отводя элементы 6 базирования от схвата. и ПР возвращается в исходную позицию, В случае необходимости циклы измерений повторяются.

Предлагаемое устройство позволяет также определять перемещения тела в пределах измерительного диапазона устройства. В частности, оно может определять и регистрировать колебания схвата при позиционировании ПР. Кроме того,,оно может быть использовано для определения деформаций промьппленного робота при его разнонаправленном нагружении. формула изобретения

I. L-координатное устройство для определения положения или перемещения объекта в пространстве, преимущественно схвата промьппленного робота, содержаще корпус, шесть однокоординатных измерительных преобразователей линейных перемещений, связанных с базовыми точками корпуса,и блок регистрации, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повьапения надежности и точности определения положения или перемещения объекта путем исключения ударных воздействий и уменьшения числа точек базирования на позиционируемом объекте, оно снабжено тремя элементами базирования, установленными с возможностью взаимодействия с объектом и соединенными с однокоординатными измерительными преобразователями линейных перемещений и упруго связанными с корпусом.

2. Устройство по п.l, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что один из элементов базирования связан с одним однокоординатным измерительнымпреобразователем линейных перемещений, ETopoA — с двумя, а третий — с тремя преобраэовате лями.

3. Устройство по п.l о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый из элементов базирования связан с двумя однокоординатными измерительными пре .обраэователями линейных перемещений °

4. Устройство по пп.l — 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что рабочая поверхность каждого элемента базирования выполнена сферической.

1519869 иСоставитель Ф.Майоров

Техред М. Ходанич

Корректор Н.Король

Редактор И.Горная

Заказ 6642/17

Подписное

Тираж 778

ВНИИ11И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ПроизводствеHll>-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5. Устройство по пп.! — 4, о т л ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено платформой, установленной в корпусе на упругой подвеске, а баэирующие элементы связаны с этой платформой.

6. Устройство по п.5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что упругая подвеска платформы выполнена в виде шести пружин растяжения-сжатия.

7. Устройство по пп.5 и 6, и т л ич а ю щ е е с я тем, что связь баэирующих элементов с платформой выполнена упругой.

8. Устройство по пп.5 — 7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено приводом перемещения платформы.