Модульная робототехническая технологическая установка



Модульная робототехническая технологическая установка
Модульная робототехническая технологическая установка
Модульная робототехническая технологическая установка

 


Владельцы патента RU 2478464:

Учреждение Российской академии наук Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (RU)

Изобретение относится к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы и кинематической развязкой. Робототехническая установка включает основание с вертикальной стойкой, конечное звено, три двигателя поступательного перемещения, один из которых установлен на основании, второй - на вертикальной стойке, третий - также на основании, оси двигателей взаимно перпендикулярны, три кинематические цепи, каждая из которых содержит один из двигателей поступательного перемещения, три вращательные кинематические пары, оси которых параллельны оси соответствующего двигателя и два промежуточных звена, расположенных между вращательными кинематическими парами. Конечное звено снабжено модулем для фиксации обрабатываемой детали, выполненным с возможностью вращения детали относительно оси, параллельной плоскости основания с помощью встроенного привода вращательного движения, а основание снабжено модулем для удержания обрабатывающего инструмента с возможностью вращения его относительно оси, перпендикулярной плоскости основания с помощью привода вращательного движения, встроенного в модуль. Изобретение позволяет обрабатывать детали различной формы относительным взаимным движением детали и инструмента. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы и кинематической развязкой. Установка позволяет осуществлять обработку закрепленной на конечном звене детали расположенным на основании инструментом, поступательными движениями вдоль трех взаимно перпендикулярных осей, вращательным движением инструмента и двумя вращательными движениями обрабатываемой детали.

Известна робототехническая установка, описанная в Raza UR-REHMAN, Stephane CARO, Damien CHABLAT, Philippe WENGER Kinematic and Dynamic Analysis of the 2-DOF Spherical Wrist of Orthoglide 5-axis, 3 Int. Cong, and Modelling of Mechanical Systems CMSM 2009, March 16-18, 2009 Hammamet, Tunisia; в которой можно выделить модуль поступательных перемещений вдоль трех взаимно перпендикулярных осей и модуль вращательных перемещений, расположенный на выходном звене первого модуля. К ее недостаткам можно отнести взаимное влияние поступательных перемещений, что сильно усложняет управление движением инструмента.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является робототехническая установка, описанная в работе X.Kong, С.Gosselin Type Synthesis of Parallel Mechanisms Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007, p.15, fig.1.7a, включающая основание, выполненное в виде платформы с вертикальной стойкой, конечное звено и три двигателя поступательного перемещения, один из которых установлен на платформе основания, а второй - на вертикальной стойке, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, три кинематические цепи, каждая из которых содержит один из двигателей поступательного перемещения, три вращательные кинематические пары, оси которых параллельны оси соответствующего двигателя и два промежуточных звена, расположенных между вращательными кинематическими парами.

Эта установка принята за прототип. К ее недостаткам можно отнести отсутствие возможности крепления обрабатывающего инструмента и обрабатываемой детали, а также малое количество степеней подвижности. Кроме того, расположение двух поступательных двигателей на стойке снижает жесткость, что существенно при обработке детали.

Технический результат - устранение отмеченных недостатков, повышение надежности и расширение возможностей по обработке деталей. Технический результат достигается тем, что в известном устройстве - робототехнической установке, включающей основание с вертикальной стойкой, конечное звено и три двигателя поступательного перемещения, один из которых установлен на основании, а второй - на вертикальной стойке, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, три кинематические цепи, каждая из которых содержит один из двигателей поступательного перемещения, три вращательные кинематические пары, оси которых параллельны оси соответствующего двигателя, и два промежуточных звена, расположенных между вращательными кинематическими парами, новым является то, что третий двигатель поступательного перемещения установлен на основании, а конечное звено снабжено модулем для фиксации обрабатываемой детали, выполненным с возможностью вращения детали относительно оси, параллельной плоскости основания с помощью встроенного привода вращательного движения, а основание снабжено модулем для фиксации обрабатывающего инструмента с возможностью вращения его относительно оси, перпендикулярной плоскости основания с помощью привода вращательного движения, встроенного в модуль.

В частном случае возможно исполнение модульной робототехнической технологической установки, в которой модуль для фиксации обрабатываемой детали выполнен с возможностью поворота детали относительно двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых параллельна плоскости основания, для чего он оснащен дополнительным приводом вращательного движения.

Возможно также оснащение модуля инструмента измерительной контактной головкой, которая с помощью приводов вращательного и поступательного движений позволяет контролировать форму обрабатываемой детали.

На Фиг.1 показана схема модульной робототехнической технологической установки, на Фиг.2 - частный случай ее исполнения, в котором модуль инструмента имеет две степени подвижности - вращения относительно взаимно перпендикулярных осей. На Фиг.3 - исполнение модуля обрабатывающего инструмента с оснащением его измерительной контактной головкой.

Робототехническая технологическая установка состоит из модуля поступательных перемещений и модулей вращательных перемещений обрабатываемой детали и инструмента. Модуль поступательных перемещений содержит горизонтально установленное основание 1, на котором расположены двигатели поступательного перемещения 2 и 2', оси которых лежат в плоскости основания и перпендикулярны друг другу. На основании, перпендикулярно ему, закреплена стойка 3 с расположенным на ней двигателем поступательного перемещения 4, ось которого перпендикулярна плоскости основания. Выходное звено 5 соединено с двигателями поступательного перемещения 2, 2' и 4 тремя кинематическими цепями, каждая из которых содержит три вращательные кинематические пары 6, 7, 8; 6', 7', 8' и 6'', 7'', 8'' соответственно, оси которых параллельны оси соответствующего двигателя и два промежуточных звена 9 и 10; 9' и 10'; 9'' и 10'', расположенных между вращательными кинематическими парами. На выходном звене закреплен модуль вращательных перемещений 11 обрабатываемой детали 12 с возможностью вращения вокруг оси, параллельной плоскости основания посредством встроенного в него привода вращательного перемещения

В частном случае модуль обрабатываемой детали имеет дополнительный привод вращательного перемещения 13 (Фиг.2), ось вращения которого перпендикулярна оси, параллельной плоскости основания. Модуль обрабатывающего инструмента 14, например, абразивный камень с приводом расположен на основании и оснащен приводом вращательного перемещения 15, обеспечивающего его поворот вокруг оси, перпендикулярной плоскости основания.

Модуль инструмента может быть также оснащен измерительной контактной головкой 16 (Фиг.3), которая с помощью приводов вращательных (11, 13 и 15) и поступательных (2, 2', 4) перемещений позволяет контролировать форму обрабатываемой детали скольжением щупа головки по поверхности детали.

Модульная робототехническая установка работает следующим образом. На основании 1 установлен модуль инструмента 14, например, абразивный камень с приводом. Положение инструмента может изменяться приводом вращательного перемещения 15. Обрабатываемая деталь 12 закрепляется на конечном звене 5 модулем детали. Углы установки детали определяются приводами вращательных перемещений 11 и 13 с установкой требуемого угла относительно одной оси, параллельной плоскости основания (Фиг.1), или двух взаимно перпендикулярных осей (Фиг.2). В модуле поступательных перемещений от установленных на основании приводов поступательного перемещения 2, 2' и установленного на стойке 3 двигателя поступательного перемещения 4 через три вращательные кинематические пары, оси которых параллельны оси соответствующего двигателя 6,7, 8; 6', 7', 8' и 6'', 7'', 8'' соответственно и два промежуточных звена 9 и 10; 9' и 10'; 9'' и 10'', расположенных между вращательными кинематическими парами, движение передается на конечное звено так, что деталь 11 подводится к установленному на основании инструменту 14. Угол установки детали определяется приводами 11 и 13 модуля детали. Движение детали относительно инструмента 14 позволяет осуществлять ее обработку. После завершения обработки возможна проверка формы обрабатываемой детали скольжением щупа измерительной контактной головки 16 (Фиг.3), с помощью приводов вращательных (11, 13 и 15) и поступательных (2, 2', 4) перемещений по поверхности детали, что позволяет контролировать форму обрабатываемой детали.

Таким образом, робототехническая установка позволяет обрабатывать детали различной формы относительным взаимным движением детали и инструмента.

1. Модульная робототехническая установка, включающая основание с вертикальной стойкой, конечное звено, три двигателя поступательного перемещения, один из которых установлен на основании, а второй - на вертикальной стойке, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, три кинематические цепи, каждая из которых содержит один из двигателей поступательного перемещения, три вращательные кинематические пары, оси которых параллельны оси соответствующего двигателя, и два промежуточных звена, расположенных между вращательными кинематическими парами, отличающаяся тем, что третий двигатель поступательного перемещения установлен на основании, конечное звено снабжено модулем для фиксации обрабатываемой детали, выполненным с возможностью вращения детали относительно оси, параллельной плоскости основания, с помощью встроенного привода вращательного движения, а основание снабжено модулем для удержания обрабатывающего инструмента с возможностью вращения его относительно оси, перпендикулярной плоскости основания с помощью привода вращательного движения, встроенного в модуль.

2. Модульная робототехническая установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль для фиксации обрабатываемой детали оснащен дополнительным приводом вращательного движения, обеспечивающим возможность поворота детали относительно двух взаимно перпендикулярных осей.

3. Модульная робототехническая установка по п.1, отличающаяся тем, что модуль для удержания обрабатывающего инструмента оснащен измерительной контактной головкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для шлифования, полирования, фрезерования пространственно-сложных поверхностей деталей, в частности лопастей гребных винтов, рабочей части лопаток газовой, паровой или гидротурбины.

Изобретение относится к подводному судостроению, а именно к управляемым по кабелю связи самоходным подводным аппаратам. .

Изобретение относится к пневмогидравлической системе управления, являющейся единой для адаптивного пневмогидравлического робота консольного и портального исполнения.

Изобретение относится к области машиностроения и представляет собой устройство (10) для хранения бесконечных рабочих лент и их подачи в роботизированную установку, содержащую робот-манипулятор (40).

Изобретение относится к способу и устройству для регулировки работы гидравлической стрелы, содержащей, по меньшей мере, две подвижные друг относительно друга соединенные секции.

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводам манипуляторов. .

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводам манипуляторов. .

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в машиностроении при механической обработке цилиндрических поверхностей. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехническим установкам для обработки деталей. .

Изобретение относится к манипуляторам, в частности к роботизированным хирургическим системам, предназначенным для выполнения минимальных инвазивных хирургических вмешательств.

Изобретение относится к способу управления окрасочным роботом и характеризуется следующими этапами: задание траектории робота с помощью нескольких точек траектории, которые должны быть пройдены базовой точкой робота, причем отдельные точки траектории определены соответствующими пространственными координатами, преобразование пространственных координат отдельных точек траектории согласно инверсной кинематике робота в соответствующие координаты осей, которые отображают положение отдельных осей робота в соответствующих точках траектории, настройка привязанных к осям регуляторов (2) для отдельных осей робота в соответствии с преобразованными координатами осей, настройка привязанных к осям приводных двигателей (1) отдельных осей с помощью соответствующих регуляторов (2), при этом предусмотрено вычисление поправок для отдельных точек траектории в соответствии с динамической моделью (5) робота, причем поправки учитывают упругость и/или трение, и/или инерционность робота, вычисление скорректированных координат осей для отдельных точек траектории по нескорректированным координатам осей отдельных точек траектории и по поправкам траектории и настройка привязанных к осям регуляторов (2) со скорректированными координатами осей

Изобретение относится к медицине, и предназначено для применения во время проведения эндохирургических вмешательств

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат - ускорение процесса синтеза, повышение надежности работы мехатронно-модульных роботов. Предложен способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов, в котором при проведении синтеза структуры многоинвариантной модели мехатронно-модульных роботов, и последующем фиксировании полученных оптимальных решений, рассматривают множество проектных элементов и вводят соответствующие альтернативные переменные путем представления дискретных чисел, соответствующих этим элементам, в двоичном исчислении, после чего обозначают количество модулей, объединяемых в один робот, преимущественно, без четко выраженной структуры, и обеспечивают сопряжение каждого нового модуля с ранее собранными вдоль выбранного направления и стыковку его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду, после чего вводят альтернативные переменные, при этом для оптимизационного структурного синтеза выбирают значения альтернативных переменных x 1 * , x 41 n * ¯ , обеспечивающих максимальное значение функции f. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в манипуляционных системах автоматизированных технологических комплексов, где требуется точное перемещение деталей и изделий, приборов и исследуемых образцов. Манипулятор содержит объектный столик, вращающийся вокруг вертикальной оси Z и подвижный вдоль нее, подвижные вдоль горизонтальной оси X платформы для аппаратуры рентгенооптического тракта, устройство микропроцессорного управления и корпус. Платформы смонтированы вдоль горизонтальной оси X на отдельных и подвижных каретках, установленных на направляющих, смонтированных неподвижно на корпусе. К каждой платформе прикреплен неподвижно магнитопровод-ротор соответствующего линейного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи, индукторы которых и приемники сигнала оптических датчиков смонтированы неподвижно на корпусе. Объектный столик смонтирован на подвижной вдоль вертикальной оси Z внутренней части шлицевой втулки и прикреплен неподвижно к магнитопровод-ротору линейного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи, ротор сегментного электромехатронного модуля движения с движущейся частью оптического датчика обратной связи смонтирован на внешней части шлицевой втулки, индукторы которых вместе с приемниками сигналов оптических датчиков смонтированы неподвижно на корпусе. 3 ил.

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для автономного управления стабилизацией шагающего робота и экзоскелета в условиях естественной среды. Способ заключается в том, что разделяют управление расположением центра масс несущей механической системы и управление распределением центра масс по несущим конечностям исполнительной механической системы, определяют и корректируют положение центра масс для сохранения стабилизированного положения шагающего робота с применением тактильных датчиков без использования гироскопа. 1 ил.

Изобретения относятся к полностью автоматизированному способу выполнения технологической операции на конструкции, компьютерному устройству и к роботизированной установке. Способ выполнения технологической операции на конструкции, имеющей ограниченное пространство и определенное место, идентифицируемое изнутри и извне ограниченного пространства, характеризующийся тем, что перемещают первый рабочий орган посредством первой роботизированной системы внутри ограниченного пространства таким образом, чтобы первый рабочий орган расположился над указанным местом, и генерируют первый вектор, соответствующий указанному месту, перемещают второй рабочий орган посредством второй роботизированной системы снаружи ограниченного пространства таким образом, чтобы второй рабочий орган расположился над указанным местом, и генерируют второй вектор, соответствующий указанному месту, используют первый и второй векторы для перемещения первого и второго рабочих органов к новому месту таким образом, чтобы первый и второй рабочие органы оказались в рабочих положениях напротив друг друга, посредством первого и второго рабочих органов выполняют технологическую операцию в указанном новом месте. Компьютерное устройство для управления роботизированной системой содержит машинную память, в которую в виде кода заложены данные по управлению первой и второй роботизированными системами. Роботизированная установка включает в себя первую и вторую роботизированные системы и контроллер робота, выполненный с возможностью приведения в действие первой и второй роботизированных систем. Достигается упрощение и повышение качества изготовления конструкции. 3 н.п. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике. Технический результат - повешенная эффективная ориентация мехатронно-модульного робота в окружающей среде. Мехатронно-модульный робот состоит, как минимум, из двух сопряженных между собой модулей, сопряжение каждого нового модуля с ранее собранным/и осуществлено вдоль выбранного направления и обеспечено стыковкой его первой интерфейсной площадки с одной из свободных на любых других элементах конструкции, занимающих ближайшее крайнее положение в том или ином ряду, альтернативные переменные для алгоритмов управления синтезированной мехатронно-модульной конструкции для описания параметров периодического закона выбраны из следующего соотношения: Angle=А+Вsin(ωt+φ), где A - значение обобщенной координаты, относительно которой происходит периодическое движение; B - амплитуда периодического колебания обобщенной координаты; суммарная величина |A|+|B| не должна превышать максимально допустимого отклонения обобщенной координаты модуля; φ - смещение фазы периодического движения. В варианте исполнения, для оптимизационного структурного синтеза, выбирают значения альтернативных переменных x 1 * , x 41 n * ¯ , обеспечивающих максимальное значение функции f = [ y ( x 1 , x 41 n ¯ ) ] 2 + [ z ( x 1 , x 41 n ¯ ) ] 2 N ( x 1 , x 4 n ¯ ) N ​ c ( x 10, x 41 n ¯ ) → max при ограничениях n=1, N | A 1 ( x 10, x 12 n ¯ ) + B 1 ( x 14 n , x 17 n ¯ ) | ≤ y max , | A 2 ( x 26, x 29 n ¯ ) + B 2 ( x 30 n , x 33 n ¯ ) | ≤ z max x 1, x 41 n ¯ = { 1, 0, где ymax, zmax - максимально допустимые отклонения обобщенной координаты модуля относительно ее нулевого значения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к промышленному роботу и системе очистки смазки его коробки передач. Промышленный робот содержит двигатель и коробку передач, содержащую смазку. Коробка передач снабжена интегрированным поглощающим влагу устройством, содержащим поглощающее влагу вещество. Изобретение также относится к способу для предотвращения повреждения смазки из-за поглощения влаги внутри промышленного робота, используемого в среде с высокой влажностью. Достигается повышение долговечности работы устройства. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к роботизированным системам для удержания и манипулирования хирургическими приспособлениями или инструментом для хирургии. Система для лапароскопической хирургии содержит опорную структуру (230), содержащую по меньшей мере две руки (210, 220), прикрепленные скользящим образом к опорной структуре (230) и шарнирно присоединенные к ней. Каждая рука содержит первый элемент (300) и второй элемент (400), шарнирно сочлененные друг с другом, при этом первый элемент (300) соединен с опорной структурой (230) с возможностью вращения и может поворачиваться вокруг продольной оси (L1). Второй элемент (400) имеет соединение с двумя степенями свободы (550) для крепления инструмента (900). Руки (210, 220) выполнены с возможностью вращения независимо друг от друга вокруг продольной оси (L3) опорной структуры (230). Использование изобретения позволяет упростить архитектуру системы и повысить точность и эффективность пространственного движения удерживающей инструмент руки. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх