Очувствленный кистевой сустав робота

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам очувствления роботов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Для этого фланцы 8 и 9 соединены упругими балками, выполненными в виде ортогонально расположенных пластин 10 и 11. Оси балок расположены в одной плоскости, перпендикулярной центральной оси сустава. Балки соединены с фланцем 8 жестко, а с фланцем 9 шарнирно. На каждой пластине закреплено по три тензорезистора: два с одной стороны, один с другой стороны пластины по ее оси симметрии. На одноименных сторонах пластин, расположенных в одной плоскости симметрично относительно центральной оси сустава, закреплено различное количество тензорезисторов. Пластины 10 расположены в плоскости, перпендикулярной центральной оси сустава. Для определения усилий и моментов используют измерительные мосты, в противоположные плечи которых включены тензорезисторы. Указанные тензорезисторы закреплены на пластинах, расположенных в одной плоскости симметрично относительно центральной оси сустава. Для определения моментов применены тензорезисторы, закрепленные на разноименных сторонах указанных пластин. Для определения усилий применены тензорезисторы, закрепленные на одноименных сторонах. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

З7

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3982121/31-08 (22) 22.11.85 (46) 07.06.90. Бюл. № 2! (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) В. Г. Запускалов и А. Я. Ксензенко (53) 621-229.72 (088.8) (56) Дистанционно управляемые роботыманипуляторы. Сб. статей: Перев. с англ. и япон./Под ред. Е. П. Попова и М. Б. Игнатьева.— М.: Мир, 1976, с. 66. (54) ОЧУВСТВЛЕННЫЙ КИСТЕВО! СУСТАВ РОБОТА (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам очувствления роботов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Для этого фланцы 8 и 9 соединены упругими балками, выполненными в виде ортогонально расположенных пластин 10 и 11.

Оси балок расположены в одной плоскости, перпендикулярной центральной оси сус„„SU„„1569233 А1 (51)5 В 25 J 19/00 // В 25 J 19/02 тава. Балки соединены с фланцем 8 жестко, а с фланцем 9 шарнирно. На каждой пластине за креплено по три тензорезистора: два с одной стороны, один с другой стороны пластины по ее оси симметрии. На одноименных сторонах пластин, расположенных в одной плоскости симметрично относительно центральной оси сустава, закреплено различное количество тензорезисторов.

Пластины 10 расположены в плоскости, перпендикулярнойой центральной оси суста ва.

Для определения усилий и моментов используют измерительные мосты, в противоположные плечи которых включены тензорезисторы. Указанные тензорезисторы закреплены на пластинах, расположенных в одной плоскости симметрично относительно центральной оси сустава. Для определения моментов применены тензорезисторы, закрепленные на разноименных сторонах указанных пластин. Для определения усилий применены тензореаисторы, закрепленные на одноименных сторонах. 1 з.п. ф-лы, Q ил.

1569233

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при силомоментном очувствлении роботов, роботизированных комплексов, на различных технологических операциях меха нообработки, сборки, складирования изделий.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 показана рука манипулятора с встроенным кистевым суставом, общий вид; на фиг. 2 — кистевой сустав робота, общи и вид; на фиг. 3 — расположение тензорезисторов на упругих пластинах; »а фиг. 4 — измерительный мост для определения F„; на фиг. 5 — измерительный мост для определения Е„; на фиг. 6 — — измерительный мост для определения М; на фиг. 7 — измерительный мост для определения М.; на фиг. 8 — измерительный мост для определения М ; на фиг. 9 — измерительный мост для определения г .

Рука манипулятора содержит основания

1 и 2 схвата 3 и предплечья 4, магистрали

5 управления с приводами 6 перемещения схвата 3 и кистевой су тав 7, включающий соосно расположеннь:е вдоль центральной оси сустава внутренний и наружный фланцы 8 и 9, четыре упругие балки, состоящие из удлиненных пластин 10 и 1! прямоугольного сечения, тензо резисторы 12- — 35, соединенные в шесть измерительных мостов, электрическую плату 36 с шестиканальным усилителем 37 и шестью эпементами 38 подстройки сигналов измерительных мостов.

Каждая из упругих балок выполнена в виде двух удлиненных пластин 10 к !1, последовательно соединенных между собой вдоль продольной оси балки к ортогонально ориентированных одна к другой, причем одна из пластин, например пластина 10, лежит в плоскости, перпендикулярной центральной оси сустава. Каждая из пластин

10 и 11 снабжена тремя тензсрезисторами, из которых два находятся на одной стороне пластин 10 и 11, а один — на другой.

Упругие балки связывают фланцы 8 и 9 между собой, прк этом соединение балок с внутренним фланцем 8 выполнено жестким, с наружным фланцем 9 — и арнкрным в виде шароцилиндрической кинематической пары 39.

Тензорезисторы 12 — 35, расположенные на поверхности пластин 10 и 11, должны быть ориентированы вдоль продольной оси балки для уменьшения взаимного влияния.

Определенное чередование тензорезисторов

12 — 35 на поверхностях пластин 10 и 11 позволяет использовать оптимальное количество тензорезисторов (двадцать четыре), необходимое для создания шести полных активных измерительных мостов, которые собраны таким образом, чтобы была обеспечена независимость мостов.

Вершины измерительных диагоналей мостов (фиг. 4 — 9) соединены с входами шести5

30 З, 40

55 канального усилителя 37, предназначенного для усиления сигналов измерительных мостов до значения, пригодного для передачи его на расстояние и обработки. В качестве элементов 38, которые предназначены для подстройки нуля мостовых схем, могут быть применены, например, многооборотные подстроечные резисторы, включенные в разрыв одной из вершин мостов.

На поверхностях пластин 10 и 11 упругих балок (фиг. 3) показано размещение тензорезисторов 12 — 35, где сплошными линиями обозначены тензорезисторы, лежащие на видимой стороне пластин, а пунктирными линиями — тензорезисторы, лежащие на невидимой стороне пластин.

В измерительные мосты (фиг. 4 и 5) включены тензорезисторы 18, 20, 30, 31 и 15, 17, 27, 28 соответственно, преобразующие деформацию пласти" 11 в электрические сигналы от си и гх и F>, действующих вдоль продольных осей балок, направления которых можно условно принять за Оси

У и У декартовой системы координ- т УХУ, при этом тензорезисторы, лежащие на одноименной стороне пластин 11 (фиг. 3), включены в проти воположные плечи мостов (фиг. 4 и 5). В измерительные мосты (фкг. 7 и 8) включены тензорезисторы 12, 13, 24, 25 к 2 !., 23, 33, 34 соответственно, преобразующие деформацию пластин 10 в электрические сигналы от крутящих моментов М и М.„, действуюшкх относительно осей ) и Х, при этом тензорезисторы, лежащие на разноименных сторонах пластин 10 (фиг. 3), включены в противоположные плечи мостов (фиг. 7 и 8).

В измерительные мосты (фиг. 6 и 9) включены тензорезисторы 4, 22, 26, 35 и 6, 19, 29, 32 соответственно, преобразующие деформацию пластин 10 и 11 в электрические сигналы от силы F и крутящего момента Ч,, действующих относительно центральнои оси сустава (оси Z), при этом тензорезисторы включены в мосты по принципу„аналогичному приведенному. для сил Е„и F> и моментов Мх к Му.

Таким образом, взаимно перпендикулярное расположение последовательно соединенных вдоль продольных осей Х и У пластин 10 и 11, совмещение одних из них в плоскости, перпендикулярной центральной оси Z сустава, других — в плоскостях, параллельных оси Z, а также расположение в определенном числе к чередовании на пластинах 10 и !1 тензорезисторов 12 — 35 позволяют обеспечить высокую избирательность сустава.

Для подготовки сустава к работе осуществляют операцию балансировки измерительных мостов. Для этого схват сустава располагают либо в положение., при кзтором схват не оказывает силового воздействия на балансируемые мосты, либо снимают

1569233 схват с сустава на время балансировки мостов, подают напряжение питания на мосты и поочередно регулировкой элементов 38 балансируют мосты. Свидетельством сбалансированного состояния мостов является нулевое напряжение на вершинах измерительных диагоналей мостов, а следовательно, на выходах измерительных каналов. После операции балансировки мостов значения элементов 38 фиксируются.

Очувствленный кистевой сустав робота работает следующим образом.

Перед действием сустава напряжение питания подают через магистрали 5 управления на приводы 6 перемещения схвата 3 и усилитель 37. При отсутствии объекта (детали) манипулирования в схвате 3 на выходах измерительных каналов в зависимости от местоположения схвата 3 относительно центра координат имеют место электрические сигналы, характеризующие нагрузку (силу или момент), развиваемую схватом

3, ее величину (модуль) и направление (знак) действия. Полученная силомоментная информация о схвате 3 запоминается.

При захвате детали схватом 3, например, по запрограммированной команде от управляющей вычислительной машины (не показано) на выходах соответствующих каналов в зависимости от местоположения схвата 3 с деталью относительно центра координат ZXY сустава появляются электрические сигналы, характеризующие суммарное действие схвата 3 с деталью. Так как каждый из шести измерительных каналов несет силомоментную информацию о параметрах соответствующих сил и моментов, развиваемых схватом как в отдельности, так и совместно с деталью, то по известной силомоментной информации в отдельности о схвате

3 и в сумме с деталью определяют наличие детали в схвате 3 и возникающие усилия при достижении требуемого положения детали со схватом 3.

При манипулировании деталями, обладающими массой во много раз большей, чем масса схвата 3, вычислительную операцию по определению наличия детали или возникающих усилий в схвате 3 можно упростить, если жесткость упругих балок выбрать такой, чтобы масса схвата 3 не вызывала механической деформации упругих балок, превышающей по величине порог чувствительности сустава.

Формула изобретения

1. Очувствленный кистевой сустав робота, содержащий соосно расположенные на центральной оси сустава внутренний и наружный фланцы для присоединения к основанию схвата и предплечья, при этом фланцы связаны между собой четырьмя крестообразно установленными упругими балками, продольные оси которых расположены в одной плоскости, перпендикулярной центральной оси сустава, причем на балках

15 закреплены тензорезисторы, соединенные в электрические измерительные схемы, при этом упомянутые балки соединены с одним из фланцев жестко, а с другим — шарнирно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, каждая из упру20 гих балок выполнена в виде двух пластин, последовательно соединенных между собой и ортогонально расположенных друг к другу, при этом одна из пластин расположена в плоскости, перпендикулярной центральной

25 оси сустава, причем на каждой пластине закреплены по три тензорезистора, один из которых расположен по оси симметрии пластины с одной ее стороны, а два других параллельно первому тензорезистору и сНМметрично относительно него с другой стоЗг1 роны пластины, при этом на одноименных сторонах пластин, расположенных в одной плоскости симметрично относительно центральной оси сустава, закреплено различное количество тензорезисторов.

2. Кистевой сустав робота по п. 1, отличающийся тем, что электрическая схема для измерения усилий включает в себя измерительные мосты, противоположные плечи которых содержат тензорезисторы, закрепленные на одноименных сторонах пластин, расположенных в одной плоскости симметрично относительно центральной оси сустава, а электрическая схема для измерения моментов включает в себя измерительные мосты, противоположные плечи которых содержат тензорезисторы, закреплен45 ные на разноименных стороных пластин, расположенных в одной плоскости симметрично относительно центральной оси сустава.

1569233

1569233

Pgz 5

Составитель С. Грибов

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор В. Гир як

Заказ 1420 Тираж 693 Поди исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCÐ

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., л. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 161