Манипулятор

Изобретение относится к робототехнике, более конкретно к гидромеханическим манипуляторам промышленных роботов, преимущественно работающих в ангулярной системе координат. Сущность изобретения заключается в том, что жилы, пропущенные в отверстия пластин манипулятора, выполнены в виде двойных трубчатых спиралей, закрепленных на основании и подключенных к источникам давления. Технический результат изобретения состоит в упрощении конструкции, повышении надежности конструкции. 3 ил.

 

Изобретение относится к гидромеханическим манипуляторам промышленных роботов, преимущественно работающих в ангулярной системе координат.

Известны манипуляторы, имеющие руку со схватом и привод [1]. Манипулятор имеет опорную плиту и плиты, которые могут перемещаться по колонне.

Недостатком манипулятора является отсутствие возможности осуществить привод опускания руки до уровня поля, что ограничивает возможности устройства, а также низкое быстродействие.

Известен также манипулятор [2]. Гибкий рычаг состоит из нескольких звеньев, связанных универсальными шарнирами, причем первое звено соединено кольцом с валом. Рука снабжена внешним приводом, не имеет возможности осевого выдвижения.

Наиболее близким по технической сущности среди всех аналогов является манипулятор с тензорной рукой [3]. Этот манипулятор выполнен в виде ряда пластин, соединенных посредством универсальных шарниров, обеспечивающих их поворот относительно друг друга. В пластинах образованы отверстия, сквозь которые пропущены жилы, прикрепленные одним концом к соответствующим пластинам. При натяжении жил за противоположные концы пластины поворачиваются в любые положения для выполнения манипуляционных действий.

Недостатком прототипа является сложность конструкции, вызванная наличием привода в составе двигателя, редуктора, а также барабанов и натягивающего устройства.

Высокая сложность конструкции обуславливает малую надежность.

Изобретение направлено на упрощение конструкции, повышение надежности.

Это достигается тем, что жилы выполнены в виде двойных трубчатых спиралей, закрепленных на основании и подключенных к источникам давления.

Достижение технического результата достигается за счет того, что жилы выполнены в виде двойных трубчатых упругих спиралей, закрепленных на основании и подключенных к источникам давления.

Поскольку при анализе патентной литературы данного признака не обнаружено, он является существенным и отличительным.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана конструктивная схема манипулятора, на фиг.2 и 3 показана двойная трубчатая спираль при закрепленных концах в исходном состоянии - фиг.2 и включенном состоянии - фиг.3.

Манипулятор состоит из основания 1, в котором закреплены (запрессованы) выводы трубчатых петлеобразных спиралей - жил 2. Манипулятор имеет несколько пластин, например пластину 3 и пластину 4, которые подсоединены к основанию с помощью универсальных шаровых шарниров 5. В пластинах выполнены отверстия 6 для прохода натягивающих жил. К пластине 4 через шарнир подсоединен схват 7. Выводы петлеобразных спиралей подключены к источникам давления 8, которые управляются системой управления 9. Места закрепления перегибов 11 спиралей снабжены подшипниками 12, а отверстия 6 снабжены антифрикционными втулками 13.

Манипулятор работает следующим образом. Рассмотрим сначала действие одной жилы, выполненной из скрученной петли. На фиг.2 она изображена в натянутом состоянии. Предполагается, что материал спиральной трубчатой петли - жилы - обладает достаточной упругостью. При подаче тока в петлю в ее ветвях появляются усилия, вызванные силами давления. В результате происходит раскрутка предварительно закрученной петли. Когда момент на продольной оси станет равен моменту упругости, раскручивание прекратится. Но осевая координата петли увеличивается пропорционально углу раскрутки. В результате возникает стрела прогиба 10 - см. фиг.3.

При отключении давления петля вернется в исходное состояние под действием сил упругости, стрела прогиба становится равной нулю - фиг.2. Если один из концов петли закреплен на звене с шарниром, то удлинение петли при подаче в ее ветви тока вызывает перемещение звена или под действием силы тяжести, или под действием пружинных свойств материала спирали, например вакуумной резины.

На этом принципе и основана работа манипулятора. Каждая пара спиральных петель воздействует на одну степень подвижности какой-либо пластины. В двух плоскостях поворот происходит под действием четырех петель. Выводы каждой из петель подсоединены к источникам 8. Источники 8 управляются системой управления 9. Система 9 подает сигналы на пары источников 8, которые увеличивают или уменьшают давление в петлях. В результате петли растягиваются, придавая новое угловое положение пластинам, соединенным шарнирами 5. Конструкция манипулятора изгибается подобно хоботу и приходит в состояние, задаваемое человеком-оператором или программной системой. Схват 7 приводится в действие также в результате удлинения или сокращения трубчатых спиральных петель.

Технико-экономическая эффективность манипулятора состоит в том, что конструкция, технология изготовления и условия эксплуатации приводов в виде двойных трубок-спиралей значительно выше, чем у традиционных приводов с тросовым барабаном. Это связано с отсутствием таких ненадежных узлов, как редуктор, тормоз. Таким образом, надежность манипулятора повышается. Повышаются и массогабаритные показатели, поскольку привод звеньев максимально приближен к самим звеньям, а не расположен на основании.

Источники информации

1. Заявка Великобритании №1493193 “Механический манипулятор или робот” от 18.02.74.

2. Заявка Великобритании №1548336 “Гибкий рычаг робота” - аналог патента Норвегии №760304 от 30.06.76.

3. Патент США №3497083 - Манипулятор с тензорной рукой /С.Андерсен, опубл. 10.05.68.

Манипулятор, выполненный в виде ряда пластин, соединенных посредством универсальных шарниров, при этом в пластинах образованы отверстия, сквозь которые пропущены натягивающие жилы, прикрепленные одним концом к соответствующим пластинам, отличающийся тем, что жилы выполнены в виде двойных трубчатых спиралей, закрепленных на основании и подключенных к источникам давления.