Копирующий манипулятор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 1<и а) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 946918 (21) 3350529/25-08 (22) 09.10.81 (46) 15.09.83. Бюл. !1 34 (72) А.С,Суляев и В.ф.филаретов (7!) Дальневосточный ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В ° Куйбышева (53) 62-229.72(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 946918, кл. В 25 J 13/02,,1980 (прототип). (54(57) КОПИРУЮЩИЙ МАНИПУЛЯТОР по авт. св. 11 946918, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет расширения диапазона отражения

g(q0 В 25 J 13/02// В 25 J 15/00 усилий задающего органа на схвате исполнительного органа, он снабжен пер" вой и второй подпружиненными шайбами, расположенными в них управляемыми фиксаторами и переключателем, установленным на первом корпусе с возможностью взаимодействйя с губкой схвата задающего органа, при этом первая и вторая подпружиненные шайбы установлены каждая во внутренней полости соответствующего телескопического звена концентрично реечному штоку с возможностью взаимодействия их управляемых фиксаторов с соответствующим реечным штоком, причем переключатель электрически связан с управляемыми фиксаторами.

1041285

Изобретение относится к машиностроейию и может быть использовано копирующих дистанционно управляемых манипуляторах;

По основному авт. св. У 946918 известен копирующий манипулятор, содержащий первые подвижные губки схвата задающего органа, шарнирно установленные на первом корпусе, внутри которого помещено первое телескопическое звено с установленными в нем двусторонним фиксатором, например электромагнитным, и первым реечным штоком; связанным с первыми подвижными губками, а также первый датчик положения, вторые подвижные губки схвата исполнительного органа, шар; нирно установленные на втором корпусе, внутри которого помещено второе телескопическое звено с установленными в нем односторонним фиксатором и вторым реечным штоком, связанным с вторыми подвижными губками, второй датчик положения, первый усилитель и исполнительный привод второго телескопического звена, причем первый корпус снабжен дополнительными рейками, установленными внутри этого корпуса, параллельными первому реечному штоку и направленными своими зубьями к этому штоку. Кроме того, в указанном устройстве содержатся первая и вторая пружины, третий и четвертый-датчики положений, а также тактильные датчики, которые установлены на внутренней поверхности губок схвата исполнительного органа, перцый и второй логические элементы ИЛИ, логический элемент И, второй усилитель, сумматор и элемснт сравнения, причем концы первой пружины механически связаны соответственно с первым тепескопическим звеном и первым реечным штоком, а концы второй пружины - соответственно .с вторым телескопическим звеном и с вторым реечным штоком, выходы тактильных датчиков левой и правой губок схвата исполнительного органа подключены соответственно к входам первого и второго логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому и второму-входам логического элемента

И, а выход последнего через второй усилитель подключен к токовым обмоткам первого ы второго фиксаторов, выходы первого, третьего и четвертоro датчиков положения подключены соответственно к первому, второму и тре20

55 тьему входам сумматора, -ыход последнего подключен к, Г, «у входу элемента сравнения, второй вычитающий вход которого подключен к второму датчику положения, а выход через первый усилитель — к входу исполнительного привода второго телескопического звена )1)

Недостатком этого устройства является то, что диапазон усилий, развиваемых на схвате исполнительного. органа ограничен жесткостью используемых пружин и угловым перемещением губок схвата задающего органа после касания предмета губками схвата исполнительного органа, что не обеспечивает возможности надежного захвата жестких и тяжелых, а также хрупких и легкодеформируемых предметов.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона отражения усилий задающего органа на схвате исполни" тельного органа.

Цель достигается тем, что копирующий манипулятор снабжен первой и второй подпружиненными шайбами . расположенными в них управляемыми фиксаторами и переключателем, установленным на первом корпусе с возможностью взаимодействия с губкой схвата задающего органа, при этом первая и вторая подпружиненные шайбы установлены каждая во внутренней полости соответствующего телескопического звена концентрично реечному штоку с возможностью взаимодействия их управляемых фиксаторов с соответствующим реечным штоком, причем переключатель электрически связан с управляемыми фиксаторами.

На чертеже изображена констру;— тивная схема копирующего манипулятора.

Копирующий манипулятор содержит первые подвижные губки 1 задающего органа, шарнирно уc.òãHîâëà IHblB HB пер вом корпусе 2, внутри которого помещено первое телескопическое звено 3 с установленными в нем двусторонним фиксатором 4 и первьь. реечным штоком

5, связанным с первыми подвижными губками 1, а также помещен первый датчик положения 6, устроиство содержит вторые подвижные губки, которые принадлежат исполн".с.òüHîìó органу, шарнирно установленные соответствеH н о н а в т о р о м н о "! и ".. e 8 . t i H т р и и о с л е д него помещено BT0poE=. Те„.;ее копичес кое звено 9 с уст анозле нымн в нем .=.pH0 10

41285 4 сторонним фиксатором 10 и вторым реечным штоком 11, связанным с вторыми подвижными губками j, а также помещен второй датчик положения 12.

Копирующий манипулятор также содержит первый усилитель 13, который управляет исполнительным приводом второго телескопического звена (не показан) °

При этом первый корпус 2 имеет рейки 14, установленные внутри этого корпуса {или выполненными за одно целое с ним), которые параллельны первому реечному штоку 5 и направлены своими зубьями к этому штоку. Кроме того, в задающей и исполнительной частях манипулятора имеются первая

15 пружина сжатия и вторая 16 пружина растяжения, третий 17 и соответственно четвертый 18 датчики положения, более чем по одному тактильному датчику 19 и 20, которые установлены на внутренних поверхностях соответственно левой и правой губок 7 схвата исполнительного органа манипулятора.

Устройство содержит также первый 2 1 и второй 22 логические элементы ИЛИ, логический элемент И 23, второй усилитель 24, сумматор 25 и элемент сравнения 26. При этом концы первой пружины 15 механически связаны соот ветственно с первым телескопическим звеном 3 и первым реечным штоком 5, а концы второй пружины 16 — соответственно с вторым телескопическим звеном 9 и вторым реечным штоком 11.

Выходы тактильных датчиков левой 19 . и правой 20 губок иаполнительного схвата подключены соответственно к входам первого 2 1 и второго 22 логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому, и второму входам логического элемен» та И 23. Выход последнего через второй усилитель 24 подключен (не показайо) к токовым обмоткам первого 4 и второго 10 фиксаторов. Выходы первого

6, третьего 17 и четвертого 18 датчиков положения подключены ссответственно к первому, второму и третьему входам сумматора 25. Выход последнего подключен к первому входу элемента сравнения 26, второй (вычитающий) вход которого подключен к выходу второго датчика положения 12, а выход через пераый усилитель 13 " к входу исполнительного привода второго телескопического звена (не показан).

Токовая обмотка одностороннего фикса" тора 10 в исполнительном звене допол!

О

55 нена возвратной пружиной 27 этого фиксатора.

Копирующий манипулятор также содержит переключатль 28, третью 29 пружину сжатия и четвертую 30 пружину растяжения, внутри которых соответственно находятся первая 15 и вто" рая 16 пружины, первую 31 и вторую 32 шайбы с установленными в них соответственно 33 и 34 управляемыми фиксаторами, которые подпружинены пружинами 35 и 36, причем переключатель

28 установлен на первом корпусе 2 в направлении выступа 37 на одной из губок задающего схвата 1 и электрически связан с управляющими фиксаторами 33 и 34. Концы третьей пружины

29 механически связаны соответственно с первым телескопическим звеном 3 и с первой шайбой 31, которая расположена внутри первого телескопического звена 3 с возможностью поступательного перемещения относительно этого звена и которая насажена на первый реечный шток 5 с возможностью поступательного перемещения относительно этого штока, Концы четвертой пружины 30 механически связаны соответственно с вторым телескопическим звеном 9 и с второй шайбой 32, которая расположена внутри второго телескопического звена 9 с возможностью поступательного перемещения относительно этого звена и которая насажена на второй реечный шток 11 с возможностью поступательного перемеще" ния относительно этого штока. Управляемые фиксаторы 33 и 34 взаимодействуют с пазами первого 5 и второго 11 реечных штоков соответственно. !

Сигнал U1 является сигналом управ-, ления приводом второго телескопического звена, сигнал Рg - сигналом управления первого 4 и, второго 10 фиксаторов.

Работа очувствленного схвата манипулятораа заключается в следующем.

До момента захвата объекта губками 7 схвата двусторонний 4 и одно" сторонний 10 фиксаторы жестко фиксируют соответственно первый реечный шток 5 в первом телескопическом звене 3 и второй реечный шток 11 во втором телескопическом звене 9. При этом пружины 15 и 16 не деформированы, потенциометры 17 и 18 находятся в среднем нейтральном положении. В этом состоянии при угловом перемещении ry"

104 i 285 бок 1, которые выз !вает продольное перемещение звена 3 относительно первого корпуса 2, на этот же самый угол перемещаются и губки 7 за счет продольного перемещения звена 9 с!тносительно второго корпуса 8, Последнее о(>ъясняется тем, что задающий и исполнительный схваты в данном случае работают в следящем режиме,,так как испол:нительный привод второго телескопического звена отрабатывает ошибку разность двух сигналов, поступающих с первого 6 и второго 12 датчиков положения., формирующуюся на выходе элемента сравнения 23. I5

При касании обеими губками исполнительного схвата . схватываемого предмета,.т.е. при срабатывании хотя бы по одному тактильному датчику на ле20 вой 19 и правой 20 групп, на вход второго усилителя 24 поступает сигнал, который, усилившись, переключает фик" сатор 4 в другое положение - происходит сцепление фиксатора 4 с дополнительными рейками 14 и выводит односторонний фиксатор 10 из зацеппения с вторым реечным штоком 11. В результате реечные штоки g и 11 получают возможность перемещаться соот,ветстЗо венно в первом 3 и втором 9 телескопических эвен ьях, После касания предмета губками 7

° дальнейшее сжатие губок 1 происходит с усилием, пропорциональным величине деформации пружины 15,т.е. пропорционально величине линейного перемещения штока 5 относительно звена 3, при этом звено 3 неподвижно относительно корпуса 2. Величину этого линейного перемещения измеряет третий потенциометр 17, выходно" сигнал которого через сумматор 25 поступает на первый вход элемента сравнения 26.

Возникающая на выходе элемента сравнения ошибка, отрабатывается исполнительным приводом второго телескопического звена 9 за счет перемещения этого звена относительно корпуса 8.

Поскольку после отключения фиксато50 ра 10 у штока 11 появляется возможность продольного перемещения относительно звена 9, то при перем!ещенки вверх звена 9 и неподвижных губок 7 происходит деформация 1 растяжение) пружины 16 с усилием, пропорциональным усилию сжатия пружины 15. В результате схватываемый предмет в ис" полнительном схвате сжат с усилием, точно соответствующ! - jс.!, »ю, развиваемому в задающем схвате. Если же схватываемый г!оедмет под действи=м развиваемого усилия поддается дефор" нации, т.е. .,бк! " есколько сжимаю ся То для сохра! !;"н и я в!э)!!! -! lH -! сж а"

Р тия предмета неизменной используется сигнал четвертого датчика положе ия

18, который измеряет величину д =.фо;— мации сжатия) предмета. Этот дополнительный сигнал через сумматор 25, тоже поступает на элемент сравнения

26. В результате исполнительный при= вод, отработав данный сигна-,„ перемещает звено 9 относительно копп„ с-;

8 и тем самым компенсиру:.-.. вЂ, уменьшившуюся (эа c,чет дефор!i, ции сжати-; предмета) величин Inc rяжен!л, r!pJrwè ны 16, т,,е. сохраняет неиэмен;-,ым у::илие сжат!.я этого редмета, После раэжатия предме а через некоторое время, необходимое для приведения пружин 1g и 16, а также потенциаометров 17 и 18 в нейтральное положение (это время задается линией задержки, на чертеже не показа о,I происходит переключение фиксаторов 4 и

10 в положение на шток в те же позы реек, что и до взятия предмета, т.е. полностью восстановив однотипность (синхрон!-!ость) кинематических парамез ров между задающей и исполнительной сторонами схвата.

После этого губки 1 и 7 сн<имаются и разжимаются в следующем режиме до тех пор пока не произойдет касания датчиков 19 и 30 исполнительного схвата с новым предметом.

Если предмет мал ли имеет большой вес, то необходимо увеличить единицу силы сжатия исголнительного схвата на единицу перемещения губок задающего схвата, т.е. увеличить нк:сткость силовой пружины.

В этом случае оператор разжимает губки 1 до срабатывания переключателя 28 от выступа 3 .. Переклю BTeJlb замыкает токовые об отки второго 33 и третьего 34 односторонних фиксаторов и первая 31 и вторая 32 ша !бы входят в зацепление соотве"ственно с первым 5 и вторым 11 реечным IJJiоками. После этого при ":<атии задающих губок 1 после к-.с:;;- ия поедмета испол-. нительны IH губка!!.! вре 1енное сжатие !е! вой 1 5 и T e i ьей!

29 пружин и растяже!;ие втором 16 и третьей 30 пружин. " результате су:—

1041 марная жесткость пружин увеличена и соответственно увеличено усилие сжатия предмета, приходящееся на единицу перемещения губок задающего схвата 1.

Если в процессе работы манипулятора понадобится уменьшить суммарную жесткость пружин, то оператор должен повторно разжать губки задающего схвата до выключения переключателя 28,1л

В результате обмотки второго 33 и третьего 34 односторонних фиксаторов обесточены и под действием пружин 35 и 36 происходит расцепление первой

31 и второй 32 шайб соответственно с первым 5 и вторым 11 реечными штоками.

После чего при сжатии задающих губок

1 после касания предмета исполнитель285 8 ными губками 7 происходит сжатие и растяжение соответственно только первой 15 и второй 16 пружин, так как в этом случае первый шток 5 и вторая шайба 32 перемещаются относительно неподвижных первой шайбы 31 и второго штока 9 соответственно. В данном случае пружины 29 и 30 остаются в нейтральном положении. Причем вторая шайба 32 наползает на вторую пружину 16.

В результате чего копирующий манипулятор обеспечивает широкий диапазон отражения усилий задающего органа на схвате исполнительного органа, что дает возможность надежного захвата жестких и тяжелых, а также крупных и легкодеформируемых предметов.

ВНИИПИ Заказ 7027! 12 Тираж 1081 Под " -" ое филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Ч