Патент ссср 234762

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

234762

Сова Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства ¹

Кл. 42r, 4

Заявлено 14.Х1.1967 (¹ 1196740, 31-16) с присоединением заявки М

МПК G 05g

УДК 621.376.52:62.503.2 (088.8) Приоритет

Опуоликовано 10.!.1969. Б!оллетснь М 4

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 23Л .1969

Авторы изобретения

И. Б. Виноградов, А. Е. Кобринский и Ю. А. Степаненко

Заявитель Государственный научно-исследовательский институт машиноведения

МАНИПУЛЯТОР С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ОЧУВСТВЛЕНИЕМ

Манипуляторы с пространственным очувствлснием и очувствленныс по нагрузке, содержащие задающу1о руку с рукояткои, оснащенной системой датчиков, и испо.чн11тельну!о руку с системой датчиков давления и снабженную сервоприводами, отеле>кивающими положение кистей оператора в пространстве, известны.

Однако эти манипуляторы имеют значительные паразитные нагрузки, испытываемые оператором и возникающие вследствие инерционности различных звеньев манипулятора (двигателей, роторов) и трения в элементах передачи, которое оператору необходимо преодолевать. Паразитные нагрузки существенно иска>кают информацшо о величине рабочего усилия, действующего на механизм охвата, ухудшают динамические качества манипулятора и приводят к повышенной утомляемости операторов.

Предлагаемый манипулятор отличается от известных тем, что сервоприводы следящих систем манипулятора выполнены необратимыми, а датчики рукоятки — в виде вибраторов, воздействующих на ладонную поверхность руки оператора и позволяющих ему получать достаточную информацию о величине и направлении силовых факторов, в том числе моментов, восприни»асмых механизмом схвата исполнителы1ой руки. Такое выполнение манипулятора улучшаст его эксплуаташи>нные качества и сни>1 .ает 3 томлле.!ость оператора благодаря использованию в качестве приводов простыx. и Ilадежныx следящих систем. Кромc

5 того, повышается чувствительность манипулятора вследствие того, что искгиочаетсл воздействие на оператора рабочих и паразитных нагрузок.

1-1а фиг. 1 изображена принципиальная схе10 i 13 м анину,члтора; н3 фиг. 2 — p i коятка 33дающей руки в двух проекциях с сечением по А — А.

Манипулятор содержит задающую и исполн;!тельную руки 1 и 2, связанные серно IpnHo15 дами с необратимыми следящими системами, > таким образом, ITQ исполнитсльнал рука 2 копирует в пространстве все движения задающей руки 1.

Задающая рука 1 имеет рукоятку 4 прлмо20 угольного сечения с заплечиками 5 и 6 на торцах. На поверхности рукоятки и на внутренних сторонах заплечиков вмонтированы вибраторы 7. Вибраторы на рукоятке можно расположить различным образом. В качестве

25 примера показана рукоятка (C». фиг. 2), имеющая четырнадцать вибраторов. Вибраторы распо.Тягают ня краях р»контlal и Олижс к граням. На задающей руке (см. фиг, 11 имеетсл также механизм 8 управления схва30 том. Управление схватом производится при

234762 помощи pbI III?I KQB c Koльцами 9 H 10 на KQHцах. Оператор охватывает ладонью рукоятку, а большой и указательный пальцы вставляет в кольца. У этих колец со стороны подушечек пальцев имеются миниатюрные вибраторы 11, воздействующие па кожу пальцев.

Исполнительная рука 2 имеет корпус 12 с встроенным в него механизмом схвата 1Л, который содержит цилиндрическую деталь 14.

I1à этой детали установлены шесть датчиков

15 давления, собирающих информацию о величине и пространственном располо>кении сил, действующих на механизм. Сигналы от датчиков 15 поступают в кодирующее устройство 16, где сигналы от этих датчиков преобразуются в электрические колебания с переменной частотой или амплитудой II распределяются по вибраторам в зависимости от их расположения на рукоятке 4. 1la губках механизма схвата И имеются датчики 17 усилия за>кима. Сигналы от этих датчиков поступают в устройство 18, преобразующее их в электрические колебания с переменной частотой или амплитудой, которые затем направляются в впбраторы 11 и 12 на кольца 9 и 10 и здесь преобразуются в механические колебания.

Работа па манипуляторе производится следующим образом.

Оператор перемещает в пространстве задающую руку 1 с помощью рукоятки 4 и воздействует на механизм 8 управления схватом.

Все эти движения передаются сервоприводами со следящими системами 3 на исполнительную руку 2, и последняя дублирует движение руки 1. Информацию о силах и моментах, воздействующих на схват, оператор получает от вибраторов 7, встроснных в поверхность рукоятки 4, и заплечников " и 6. Чтобы понять, как воспринимаются оператором ощущения величины и направления нагрузки в пространстве, можно мысленно представить, ч Iо механизм схвата находится на задающей руке 1. В этом случае силы и момент, действующие на механизм схвата через рукоятку

4, передавались бы оператору в виде давлеIIIIII в разных местах ладони. Сила ощущается как равномерное давление рукоятки в какомто направлении, а момент — как пара сил с плечом, равным максимально охватываемому ладонью расстоянию на рукоятке 4 в плоскости действия момента.

По этим ощущениям оператор легко может представить себе величину и направление нагрузки, действующей на механизм схвата.

Очевидно, что наибольшее количество информации оператор будет получать с тех участков ладони, которые расположены на краях

55 плоскостей рукоятки, т. е. на гранях и концах рукоятки 4. Поэтому, если в этих местах располо>кить вибраторы, частота или амплитуда механических колебаний которы.; будет пропорциональна величине давления, оказываемого в данном месте нагрузкой на ладонь, а механизм схвата поставить на свое место, т е. на исполнительную руку, то очевидно оператор после небольшой тренировки (после того, как у него выработается условный рефлекс отождествлять местные вибрации определенной частоты или амплитуды с определенным местным давлением на ладонь) сможет представить себе величину и направление нагрузки, действующей на механизм схвата.

Функцию распределения электрических колебаний по различным вибраторам выполняет устройство 16.

Количество и расположение вибраторов зависят от формы рукоятки 4. Рукоятку выгодно делать четырехугольного сечения с тем, чтобы четыре грани четко разграничивали вибраторы, информирующие о вертикальном и горизонтальном направлении нагрузки.

Кроме чисто вибрационной информации об объекте работы, возможно и комбинирование предло>кенной системы с обычными обратимыми следящими системами. Например, возможно устройство, аналогичное описанному, но отличающееся от него наличием обратимой следящей системы только в канале, управляющем сжатием губок захвата. B этом случае канал информационной связи 19, датчики 17 и вибраторы 11 не нужны.

Предмет изобретения

Манипулятор с пространственным очувствлением, содер>кащпй задающую руку с оснащенной системой датчиков рукояткой, исполнительную руку с сервоприводами, отслеживающими положение кистей оператора в пространстве, и очувствленпый по нагрузке, отличаюи ийсл тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных качеств и снижения утомляемости оператора путем использования в качестве приводов простых и наде>кных следяц их систем и повышения чувствительности манипулятора вследствие исключения воздействия на оператора рабочих и паразитных нагрузок, ссрвоприводы в нем выполнены необратимыми, а датчики рукоятки — в виде вибраторов, воздействующих па ладонную поверхность кисти оператора и позволяющих ему получать достаточную информацию о величине и направлении силовых факторов, в том числе моментов, воспринимаемых механизмом схвата исполнительной руки.

234762

77

Фцз. Z, Составитель Е. Л анцбург

Редактор H. Кузнецова Техред Л. Я. Левина Корректор Колабин

Заказ 666 !О Тираж 465 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2