Копирующий манипулятор

 

КОПИРУЮЩИЙ МАНИПУЛЯТОР ПО авт.св. 946918, отличаю-щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен коммутатором, ключом, дополнительным вторым односторонним фиксатором, установленным в первом телескопическом звене в направлении первого реечного штока, и нелинейным элементом, причем выход последнего подключен к обмоткам второго фиксатора , а его вход через ключ - к выходу сумматора, третий вход которого подключен к выходу четвертого датчика положения, выходы первого и второго датчиков положения подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы третьего и четвертого датчиков положенияк первому и второму входам элемента сравнения, а выходы сумматора и элемента сравнения - к первому и второму входам коммутатора, третий управляющий вход которого подключен к выходу второго усилителя, а выход j через первый усилитель - к входу исполнительного привода второго телескопического звена.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О И

РЕСПУБЛИК

3(5В В 25 7 13 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вюсгга%йурФ Ф (1 ф с Ф (61 ) 946 918 (21) 3561594/25-08 (22). 15.02 ° 83 (46) 23.05.84. Вюл. Р 19 (72) A.Ñ.Ñóëÿåâ и В.Ф.Филаретов (71) Дальневосточный ордена Трудо- ° вого Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 62-229.72(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 946918, кл. В 25 J 13/02, 1980 (прототип). (54)(57) КОПИРУЮЩИЙ МАНИПУЛЯТОР по авт.св. М 946918, о т л и ч а ю-— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен коммутатором, ключом, дополнительным вторым односторонним фиксатором, установленным в нервом телескопическом звене в направлении

„.ЯО„„, 542 А первого реечного штока, и нелинейным элементом, причем выход последнего подключен к обмоткам второго фиксатора, а его вход через ключ — к выходу сумматора, третий вход которого подключен к выходу четвертого датчика положения, выходы первого и второго датчиков положения подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы третьего и четвертого датчиков положения к первому и второму входам элемента сравнения, а выходы сумматора и элемента сравнения — к первому и второму входам коммутатора, третий управляющий вход которого подключен к выходу второго усилителя, а выход

Ф через первый усилитель — к входу

I исполнительного привода второго телескопического звена.

1093542

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в копирующих дистанционно управляемых манипуляторах.

По основному авт.св. М 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 15 губки схвата исполнительного органа, шарнирно 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 теле) скопического звена, причем первый корпус снабжен дополнительными рейками, установленными внутри этого корпуса, параллельными первому реечному штоку и направленными своими зубьями к этому штоку, дополнительные первую и вторую пружины, третий и четвертый датчики положений, а также тактильные датчики, которые установлены на внутренней поверхности губок схвата исполнительного органа, первый и второй логические элементы ИЛИ, логичес-З5 кий элемент И, второй усилитель, сумматор и элемент сравнения, причем концы первой пружины механически связаны соответственно с первым телескопическим звеном и с первым рееч- 4р ным штоком, а концы второй пружины соответственно с вторым телескопическим звеном и с вторым реечным штоком, выходы тактильных датчиков левой и правой губок схвата исполни- 45 тельного органа подключены соответственно к входам первого и второго логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к входам логического элемента И, а выход последнего через второй усилитель подключен к токовым обмоткам первого и второго фиксаторов (1 3.

Недостатком известного манипулятора является то, что он не предназначен для работы с легко деформируемьжи предметами без разрушения.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей манипулятора.

Цель достигается тем, что копиру- 60 ющий манипулятор, содержащий первые губки схвата задающего органа, шарнирно установленные на первом корпусе, внутри которого помещено первое телескопическое звено с установленными в нем двусторонним фиксатором и первым реечным штоком, связанным с первыми подвижными губками, а также первый датчик положения, вторые подвижные губки схвата исполнительного органа, шарнирно 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, дополнительные первую и вторую пружины, третий и четвертый датчики положений, а также тактильные датчики, которые установлены на внутренней поверхности губок схвата исполнительного органа, первый и второй логические элементы

ИЛИ, логический элемент И, второй усилитель, сумматор и элемент сравнения, причем концы первой пружины механически связаны соответственно с первым телескопическим звеном и с 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 элемен. тов ИЛИ, выходы которых подключены соот ветственно к первому и второму входам логического элемента И, а выход ho= следнего через второй усилитель подключен к токовым обмоткам первого и второго фиксаторов, снабжен коммутатором, ключом, дополнительным вторым односторонним фиксатором, установленным в первом телескопическом звене в направлении первого реечного штока, и нелинейным элементом, причем выход последнего подключен к обмоткам второго фиксатора, а его вход через ключ — к выходу сумматора, третий вход которого подключен к выходу четвертого датчика положения, выходы первого и второго датчиков положения подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выходы третьего и четвертого датчиков положения - к первому и второму входам элемента сравнения, а выходы сумматора и элемента сравнения— к первому и второму входам коммутатора, третий управляющий вход которого подключен к выходу второго усилителя, а выход через первый усилительь — к входу исполнительного привода второго телескопического звена.

1093542

На чертеже приведена принципиальная схема копирующего манипулятора.

Копирующий манипулятор содержит первые подвижные губки 1 задающего органа, шарнирно установленные на первом корпусе 2, внутри которого . помещено первое телескопическое звенс

3 с установленными в нем двусторонним фиксатором 4 и первым реечным штоком 5, связанным с первыми подвижными губками 1, а также помещен первый,датчик 6 положения. Устройство содержит вторые подвижные губки 7, которые принадлежат исполнительному органу, шарнирно установленные соответственно на втором корпусе 8. Внут-15 ри последнего помещено второе телескопическое звено 9 с установленными в нем первым односторонним фиксатором 10 и вторым реечным штоком 11, . связанным с вторыми подвижными губками 7, а также помещен второй датчик 12 положения. Манипулятор также содержит первый усилитель 13 и испол-. нительный привод второго телескопического звена (не показан ). При этом первый корпус 2 снабжен дополнительными рейками 14, установленными внутри этого корпуса (нли выполненными за одно целое с ним ), которые параллельны первому реечному штоку 5 и направлены своими зубьями к этому штоку.

Кроме того, в задающую и исполни(тельную части введены первая 15 и вторая 16 пружины, третий 17 и соответственно четвертый 18 датчики положения, более чем по одному так.тильному датчику 19 и 20, которые установлены на внутренних поверхностях соответственно левой (датчики

19) и правой (датчикн 20! губок 7 40 схвата исполнительного органа манипулятора. Устройство содержит также первый 21, и второй 22 логические элементы ЙЛИ, логический элемент И

23, второй усилитель 24,:сумматор . 45

25, элемент 26 сравнения и коммутатор 27. При этом концы первой пружины 15 механически связаны соответственно с первым телескопическим звенОм 3 и с первым реечным штОКОм 5g

5, а концы второй пружины 16 — соответственно с вторим телескопическим звеном 9 и вторым реечным штоком 11.

Выходы тактильных датчиков 19 и 20 левой и правой губок исполнительного схвата подключены соответственно к входам первого 21 и второго 22 логических элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно.к первому и второму входам логического элемента И 23. Выход последнего через вто- 60 рой усилитель 24 подключен (не показан ) к токовым обмоткам двусторонне- го 4 и первого одностороннего 10 фиксаторов. Выходы первого 6 и второго 12 датчиков поло ения подключе- 65 ны соответственно к первому и второму (вычитающему) входам сумматора

25, а выходы третьего 17 и четвертого ,1Я датчиков положения подключены соответственно к первому и второму (вычйтающему 1 входам элемента 26 сравнения. Выходы сумматора 25 и элемента 26 сравнения подключены к первому и второму входам коммутатора

27, третий управляющий вход которого ,йодключен к выходу второго усилителя

24, а выход через первый усилитель

13 — к входу исполнительного привода второго телескопического звена (не показан ). Токовая обмотка одностороннего фиксатора 10 в исполнительном звене дополнена возвратной пружиной

28 этого фиксатора. Кроме того, копирующий манипулятор также содержит второй подпружиненный односторонний

Фиксатор 29, расположенный внутри первого телескопического звена 3 в направлении первого реечного штока

5, ключ 30 и нелинейный элемент 31 типа реле с зоной нечувствительности.

Причем выход этого нелинейного элемента подключен к токовым обмоткам второго одностороннего фиксатора 29, à его вход через ключ 30 к выходу сумматора 25, третий вход ,которого подключен к выходу четвертого датчика 18 положения. Второй односторонний фиксатор дополнен возвратной пружиной 32.

На чертеже введены следующие обозначения: U — сигнал управления приводом телескопического звена 9;

0 — сигнал управления фиксаторами

4 и 10; 0 — сигнал управления фиксатором 29; Х„,Хz, Х и Х вЂ” соответственно сигналй с вйходов первого, второго, третьего и четвертого датчиков положения.

Копирующий манипулятор работает следующим образом.

До момента захвата объекта губками 7 схвата двусторонний 4 и первый односторонний 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 ие деформированы, датчики 17 и 18 находятся в среднем (нейтральном) положении. Сигнал с выхода второго уси« лителя 24 Отсутствует. Вход коммутатора 27 подключен к выходу сумматора

25, 0 .-Х -X2 (X„=OJ. В этом состоянии при угловом йеремещении губок

1 (которое вызывает продольное перемещение звена 3 относительно первого корпуса 2) на этот же самый угол перемещаются и губки 7 за счет продольного перемещения звена 9 от,носительно второго корпуса 8, Последнее объясняется тем, что задающий и исполнительный схваты в данном

1093542 случае работают в следящем режиме, так как исполнительный привод второго телескопического звена отрабатывает ошибку (разность двух сигналов

Х < -X2 1, формирующуюся на выходе первого сумматора 25.

При касании обеими губками 7 исполнительного схвата схватываемого предмета, т.е. при срабатывании хотя бы по одному тактильному датчи-.,,ку 19 и 20 левой и правой групп, на вход второго усилителя 24 поступит сигнал, который, усилившись, переключит Фиксатор 4 в другое положение (произойдет сцепление фиксатора 15

4 с дополнительными рейками 14),, выведет односторонний фиксатор 10 из зацепления с вторым реечным штоком 11 и обеспечит переключение входа коммутатора 27 к выходу второ- 2р го сумматора 25. В результате реечные штоки 5 и 11 получат возможность перемещаться соответственно в первом

3 и втором 9 телескопических звеньях, а 0 =X> -Х . После касания предмета 25 губками 7 величина сигнала Х1 останется неизменной и дальнейшее сжатие губок 1 происходит с усилием, пропорциональным величине деформации пружины 15, т.е. пропорционально вели". чине линейного перемещения штока 5 относительно звена 3 (звено 3 неподвижно относительно корпуса 2) . Величину этого линейного перемещения измеряет третий датчик 17, выходной сигнал которого Х сравнивается

35 с выходным сигналом четвертого датчика положения Х+ . Возникающая на выходе элемента 26 сравнения .ошибка отрабатывается исполнительным приводом второго телескопического 40 звена 9 за счет перемещения этого эвейа .относительно корпуса 8.ПРИ несжимаемом предмете перемещение звена 9 произойдет в том же направлении и на ту же величину, что и перемещение 45 штока 5 относительно звена 3 (шток

11 неподвижен относительно корпуса

8). После отключения фиксатора 10 у штока 11 появляется возможность пдОдОльнОГО перемещения ОтнОсительнО 5р звена 9, то при перемещении вверх звена 9 и неподвижных губок 7 про- " изойдет деформация (растяжение ) пру-! жины 16 с усилием, пропорциональным ,усилию сжатия пружины 15. В- результате схватываемый предмет в исполнительном схвате сжат с усилием, точно . соответствующим усилию, развиваемому в задающем охвате.

При этом Х и Х+ равны между собой60 и равны приращению Х, возникающему после захвата и сжатия объекта с некоторым усилием. Если же схватываемый предмет под действием развиваемоГО усилия поддается деформации, 65 т.е. губки 7 несколько сжимаются по сравнению с исходным состоянием при касании объекта, то для сохранений величины сжатия предмета неизменной величина приращения Х должна быть больше величины Х и Х+ . Поскольку в данном случае на вход первого усилителя 13 поступает сигнал с элемента 26 сравнения, то перемещение звена 9 происходит до тех пор, пока величины Х и Х+ не сравняются, а именно онн определяют соответствующее удлинение и сжатие пружин 16 и 17 независимо от текущего углового положения губок 1 и 7. В резуль-. тате усилие сжатия объекта при X> =

=X4 точно определяется усилием, прикладываем к задающему схвату, независимо от формы объекта.

После разжатия предмета через ,некоторое время, необходимое для приведения пружин 15 н 16, а также датчиков 17 и 18 в нейтральное положение (это время задается линией задержки до или после второго усилителя 24), происходит переключение .фиксаторов 4 и 10 в положение на

::шток, в .те же зубья реек, что и до взятйя предмета, а коммутатор 27 подключится к выходу сумматора 25 (Х+=О ). В результате полностью восстановится однотипность (синхронность ) кинематических параметров между задающей и исполнительной сторонами схвата.

После этого губки 1 и 7 сжимаются и разжимаются в следящем режиме до тех пор, пока .не произойдет касание датчиков 19 и 20 исполнительного схвата с новым предметоМ. При работе. с несжимаеваими объектами госле их касания схватом величина приращения сигнала Х, т.е. величина Х > -Х 1 ,равна величине сигнала Х 4 . В .Резуль;тате на выходе сумматора 25 нулевой ! сигнал (Х < -X>)+ Х4 = О. Если объект под действием приложенного усилия начинает сжиматься, то шток 11 перемещается вверх относительно неподвижного корпуса 8 и в результате величина (Х Х )-Х4, становится О, а на выходе сумматора 25 соответст венно Х,+Х -Х <О. Если величина сигнала (Х, +Х„-X ) превышает зону нечувствительности .нелинейного элемента

31, которая определяется допустимой упругой деформацией объекта, то на выходе нелинейного элемента 31 появляется сигнал, который включает второй односторонний фиксатор 29. В результате первый реечный шток 5 жестко фиксируется в первом телескопическом звене 3. Таким образом, дальнейшее сжатие губок 1 прекращается, а усилие на губках 7 исполни1093542

Составитель Т.Костикова

Техред И. Асталош Корректор Л.Шеньо

Редактор Л.Гратилло

Заказ 3354/14 Тираж 1033 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул . Проектная,4 тель иго схвата становится неизменным. Для высвобождения схваченного объекта отключается ключ 30 и разжимаются губки 1.

Применение предлагаемого копирующего манипулятора позволит производить работы оператора с легко дефо мируемыми предметами без разрушения.