Манипулятор модульного типа

 

Союз Советскнх

Соцнапнстнческнх

Республик

О П И С А Н И Е ()))?63{)32

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 01.07. 77(21) 25021 12/25-08 с присоединением заявки М— (51)М. Кл;

В 25 3 ll/00

1Ъсударстееииый квинтет

СССР (23 ) Приоритет—

II0 делам изо4ретеиий и аткрмтий

Опубликоваитт 15.09.80.Áþëëåòåíü М 34

Дата опубликования описания 18 09 80 (53) УД К 62-229..72(088.8) Б. Н. Сурнин, В. П. Степанов, И. B. К жабин, A Г. Баранов, А. А. Анциферова, Х. М. Конов, В, Я. Подустов, В» Н. Калошин и Т. Г. Бершадская (72) Авторы изобретения (71) Заявитель т

I

«ва т»

Фт» -.,", ».;) »»»,"»)»» )

А —— (54) МАНИПУЛЯТОР МОДУЛЬНОГО ТИПА

Изобретение относится к манипулято рам и может быть использовано в различных областях техники.

Известны манипуляторы модульного ти па fl), содержащие захватное устройство и, по крайней мере один однокоординат5 ный модуль поворотного или прямолинейного перемещения, имеющий стыковочные элементы, позволяющие соединять модули друг с другом последовательно тО в любом порядке и количестве.

Недостатком известных устройств является то, что каждый модуль обеспечивает перемещение звеньев манипулятора по одной координате, а последовательное соединение однокоординатных модулей увеличивает вес конструкции и снижает технологические возможности манипулятора в цепом.

С целью расширения технологических воэможностей манипулятор снабжен модулями с числом координат пепемещений более одной, с независимыми приводами по каждой координате.

Кроме того, он может быть снабжен дополнительным модулем - модулем руки, выполненным в виде сборки иэ конст руктивных блоков, а также снабжен модулем двойного качания, содержащим кор пус, сочлененные с ним с воэможностью вращения первый и второй рычаги, последних из которых соединен с первым с возможностью вращения относительно оси параллельной оси вращения первого рычага, и установленные на корпусе привода этих рычагов.

На фиг. 1 показан модуль руми тна фиг. 2 - модуль двойного качания4тна фиг. 3 - пример выполнения кинематической схемы подвижности на фиг. 4 то же, с двумя степенями подвижностями на фиг. 5- то же, с одной степенью под вижностщ на фиг. 6-9 - варианты компоновок манипулятора модульного типа.

Манипулятор модульного типа содерки1 ряд модулей.

Модуль руки (см, фиг. 1) содержит териводные двигатели 1 с редукторами 2, 7630 блоки 3 кинематической развязки, концентрические валы 4, конический цифференциал 5, элемент 6 стыковки с захватным устройством 7, а также элемент стыковки 8 с другими модулями, свя5 занный например, с блоком 3 кинематической развязки или с другими блоками. На фиг. 3-5 изображены приме« ры выполнения кинематической схемы

1 модуля руки манипулятора из перечис1 ленных блоков с различным числом степеней подвижности. При этом на фиг. 3 изображен модуль 9 руки с тремя степенями подвижности, содержащий три приводных двигателя 1 с редукторами 2, па« раллельно соединенных с двумя последовательно соединенными блоками 3 кинематической развязки, концентрические валы

4, связывающие блоки 3 кинематической развязки, конический дифференциал 5 с элементом 6 стыковки захватного уст.— ройства 7. На фиг. 4 изображен модуль

10 руки с цвумя степенями подвижности, содержащий цва цвигателя 1 с редукторами 2, связанный с ними один блок 3 кинематической развязки, связанный конценгрическими валами 4 коническим дифференциалом 5 с элементом 6 стыковки захватного устройства 7. На фиг. 5 изобра;жен модуль 11 руки с оцной степенью подвижности, содержащий послеаовательно соединенные двигатель 1, редуктор 2, вал 4 с элементом 6 стыковки захватного устройства 7.

Модуль 12 двойного качания (см. фиг. 2) содержит корпус 13, сочлененный с ним с возможностью вращения первый рычаг 14, второй рычаг 15 с элементом 16 стыковки, сочлененный с первым с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения первого рычага; установленные на корпусе 13 привод 17 первого рычага и привод 18 второго рычага, включающий передачу 19, например цепную, ось вращения ведущей звездочки 20 которой совпадает с осью вращения первого рычага 14, а ведомая звездочка 21 жестко связана с вторым рычагом 15. Модуль 12 двойного качания имеет унифицированные стыковочные элементы 8 и 16.

Кроме модулей 9,10 и 11 руки манипулятора двойного качания манипулятор может содержать также однокоординатные модули, а именно: модуль 22 поворота относительно вертикальной оси моцуль 23 поворота относительно горизонтальной оси, модуль

82 4

24 прямолинейного вертикального перемещения и моауль 25 прямолинейпого горизонтального перемещения. Кажцый из этих модулей имеет унифицированные стыковочные элементы 8 и 16.

Модули могут стыковаться между собой в различных, послеаовательностях и оснащаться захватными устройствами. . При этом унифицированный стыковочный о элемент 8 одного модуля стыкуется со стыковочным элементом 16 другого модуля, а захватное устройство 7 стыкуется с элеменгом стыковки 6 одной из рук. Соединения модулей в раз5 личных последовательностях и количествах позволяют получить различные компоновки манипуляторов модульного типа. На фиг. 6-9 показаны примеры компоновки манипуляторов из трех и

20 четырех модулей, работающих в различных системах координат.

Последовательное соецинение модуля 24 прямолинейного вертикального

25,, перемещения, двух модулей 25 прямолинейного горизонтального перемещения и однокоорцинатного моцуля 11 руки позволяет получить манипулятор с четырьмя степенями свободы, захватное устройство 7 которого перемешаетso ся в прямоугольной системе координат и имеет одну ориентирующую степень свободы (фиг. 6).

Последовательное соединение модулей 24 прямолинейного вертикального

35 перемещения, модуля 22 поворота, модуля 25 прямолинейного горизонтального перемещения и двухкоординатного модуля 10 руки позволяет получить компоновку манипулятора с 5-ю степенями свободы, захватное устройство которого перемешается в цилиндрической системе ,координат (фиг. 7). Применение модуля

10 руки позволяет иметь цве ориентирующие координаты практически без уве45 личения момента инерции, цействующего на привод модуля 22 поворота, так как основные элементы привода находятся в задней части руки, т.е. вблизи от оси вращения, а находящаяся HB большом радиусе кисть манипулятора мало изменяет свою массу по сравнению с однокоординатным вариантом руки. То же самое можно сказать о компоновке манипулятора (фиг. 8), в которой последовательно сое55 аинены модуль 22 поворота относительно вертикальной оси, модуль 23 поворота относительно горизонтальной оси, моцуль

25 прямолинейного перемешенияи трех763082

5 координатный модуль 9 руки, В резуль тате получена компоновка манипулятора с шестью степенями свободы, эахватноз устройство которого перемещается в сферической системе координат и имеет, возмсюкность универсального ориентирваниg относительно, трех взаимно перпендикулярных осей. В этом манипуля= торе масса кисти практически равна массе кисти с двух координатным модулем 10

10 и поэтому моменты инерции, действующие на приводы модулей 22 и 23, изменяются мало, и, таким образом, динамические качества манипулятора с универсальной ориентирующей способностью прак-15 тически не отличаются от динамических качеств манипуляторов с одной ориен> тируюшей степенью свободы. Иа фиг. 9 показана компоновка манипулятора модульного типа, полученная послепова- lO тельным соединением трех модулей: мо. дуля 22 поворота, модуля 12 двойного качания и трехкоординатного модуля 9 руки. Манипулятор, также как и пре дыдущий,имеет шесть степеней свободы 2 и универсальную ориентирующую способ ность, но в отличие от него не имеет в своеМ составе механизмов прямолинейного перемещения, что позволяет создать более компактную и, следовательно, бо- 30 лее динамическую конструкцию.

При этом модуль 9 руки манипулятора, жестко связанный с вторым рычагом 15 модуля пвойного качания, сох.раняет воэможность поступательного движения, которое осуществляется при работе привода 17 первого рычага 14 в то время, когда привод 18 второго рычага 15 заторможен. При этом второй рычаг 15, перемещаясь вместе с первым рычагом

14, se меняет своей ориентапин благодаря наличию передачи 19, так как происходит поступательное перемещение модуля 9 руки и захватного устройства

7 манипулятора.

Формула изобретения

1. Манипулятор модульного типа, содержащий захватное устройство и, по крайней мере, один опнокоорпинатный модуль поворотного или прямолинейного перемещения, имеющий стыковочные эле менты, о т л и ч а ю,ш и и с я тем, что, с целью расширения технапогичес

<их возможностей, он снабжен модулами с чйслом координат перемещений более одной, с неэависимьпж приводами по каждой координате.

2. Манипулятор по п. 1, о т л и— ч а ю щ и и о я тем, что, он снабжен дополнительным модулем - модулем руки, выполненным в виде сборки из конструктивных блоков.

3. Манипулятор по и. 1, о т л ич а ю щ и и с s т еeм,, ч тTоo, он снабжен модулем двойного качания, содержащим корпус, сочлененные с ним с - возможно стью вращения первый и второй рычаги, последний из которых соединен с первым с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения первого рычага, и установленные на корпусе привода этих рычагов

Источники инфор мации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ No. 230 1423, кл. В 25 3 3/00, опубли. 1974.

763082 62. 9

Составитель В. Ушаков о Н А ит е е . Гавон Ко екто M е к

Заказ 6200/12 Тираж 1033 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4