Манипулятор модульного типа

 

МАНИПУЛЯТОР МОДУЛЬНОГО ТИПА, содержащий модуль, образованный шестью тягами с приводами, изменяющими длины этих тяг а также двумя фланцами, в трех точках каждого из которых расположены центры сферических шарниров, связывающих концы тяг фланцами, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы управления и повыщения быстродействия, в первой точке каждого фланца модуля расположен центр одного щарнира, во второй точке расположены центры двух шарниров , а в третьей - трех щарниров, при этом точка одного фланца, являющаяся центром трех щарниров, связана тягами с тремя точками другого фланца, а точка одного фланца, являющаяся центром двух щарниров , связана тягами с двумя точками другого фланца. сл е Ч 4 1Ю сд О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 25 J 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3515513/25-08 (22) 25.11.82 (46) 23.08.85. Бюл. № 31 (72) К. С. Арзуманян и А. Ш. Колискор (71) Институт машиноведения им. А. А. Благонравова (53) 62-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 558788, кл. В 25 J 1/02, 1976. (54) (57) МАНИПУЛЯТОР МОДУЛЬНОГО

ТИПА, содержащий модуль, образованный шестью тягами с приводами, изменяющими длины этих тяг а также двумя фланцами, в трех точках каждого из которых распо„„Я0„„1174256 А ложены центры сферических шарниров, связывающих концы тяг фланцами, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы управления и повышения быстродействия, в первой точке каждого фланца модуля расположен центр одного шарнира, во второй точке расположены центры двух шарниров, а в третьей — трех шарниров, при этом точка одного фланца, являющаяся центром трех шарниров, связана тягами с тремя точками другого фланца, а точка одного фланца, являющаяся центром двух шарниров, связана тягами с двумя точками другого фланца.

1174256

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано при автоматизации различных работ в труднодоступных местах, характеризующихся узкими, искривленными пространствами, например сварка .в салоне автомобиля, загрузка станков, сборка, окраска и т.д.

Цель изобретения — упрощение системы управления манипулятора и повышение быстродействия.

На фиг. 1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг. 2 — кинематическая схема модуля.

Манипулятор. (фиг. 1) состоит из соединенных между собой модулей 1 (фиг. 2), каждый из которых обладает шестью степенями подвижности. Фланцы 2 и 3 каждого модуля соединены между собой шестью тягами 4, длины которых изменяются с помощью приводов, например силовых цилиндров 5. Поршни 6 цилиндров 5 связаны с фланцем 2 модуля 1 при помощи шарниров 7, а сами цилиндры 5 таким же образом с фланцем 3. Если длины тяг 4 зафиксировать, то число степеней подвижности модуля станет равным О, т.е. система превратится в ферму. Геометрическая интерпретация конструкции состоит в том, что шарниры 7 расположены на фланцах 2 и 3 модулей 1 таким образом, что образуют три не лежащие на одной прямой точки, а оси тяг и стороны треугольников, образованных этими точками, представляют собой пирамиды сАВС, АаЬс и АВЬс. Так как пирамиды являются геометрическими неизменяемыми фигурами, то совокупность длин тяг 4 и их расположение однозначно характеризуют взаимное расположение фланцев 2 и 3, причем ни одна из тяг 4 не может быть изъята без нарушения взаимной привязки фланцев2 и 3.

Механизм работает следующим образом.

При помощи силовых цилиндров 5 по программе, поступающей от системы управления (»e показаны), изменяется длина тяг 4. При этом изменение длины каждой тяги 4 может производиться по своему закону, т.е. система управления задает законы изменения длин тяг 4

4 = ((); а = 4(4); Ь = з(); 4 4(1) 1 5 = 4() 1 5 = 6() где 1 ...1 — текущие длины тяг 4; — время.

Таким образом, один модуль 1 имеет 6 степеней подвижности, а пространственный механизм, содержащий и модулей, имеет бп степеней подвижности. Например, механизм, показанный на фиг. 1, состоит из четырех модулей и имеет 24 степени подвижности.

Система управления пространственным механизмом существенно упрощается, если тяги 4 соединяют три расположенные не на одной прямой точки одного фланца 2 с тремя расположенными также не на одной прямой точками другого звена 3, а оси тяг 4 и стороны треугольников, образованных указанными точками, представляют собой пирамиды.

Это объясняется тем, что уравнения расчета текущих координат вершин пирамид существенно проще расчетов остальных вариантов конструкции, так как используют ту особенность, что в определенных точках пересекаются по три ребра пирамиды, соответствующих текущим значениям 6;. Это приводит к тому, что для определения декартовых координат точек а, Ь, с достаточно решить три системы из трех уравнений.

Благодаря этому уменьшается объем памяти системы управления, обрабатывающей информацию в реальном масштабе времени, снижаются требования к ее быстродействию, т.е. система управления упрощается.

Еще один путь упрощения системы управления заключается в выполнении тяг 4 с фиксацией в двух крайних положениях.

В этом случае система управления формирует сигналы, задающие только одну из двух длин тяги 4 — максимальную или минимальную. Применительно к модулю, показанному на фиг. 2, это означает, что поршень 6 по командам системы управления может занимать либо крайнее верхнее положение, либо — крайнее нижнее положение. При этом фиксация тяги 4 в каждом из этих двух положений осуществляется подачей масла в определенную полость цилиндра 5.

Промежуточные положения поршня 6 цилиндра 5 не программируются, а программа задает для цилиндра 5 каждой тяги 4 полость, в которую подается давление.

Для удержания механизма в заданном положении при отключении давления масла с целью фиксации тяг 4 в двух крайних положениях могут быть использованы механические фиксаторы (не показаны), например типа пружина — шарик.

В рассмотренном случае длина каждой тяги 4 может иметь два значения, а фланец

2 относительно фланца 3 (фиг. 2) может иметь 2 положений в пространстве. При соединении двух модулей 1 выходное звено последнего модуля со схватом имеет 2 положений, а при соединении п модулей

2 положений в пространстве. Таким образом, увеличение числа модулей 1, образующих пространственный механизм, увеличивает число возможных положений выходного звена манипулятора со схватом в пространстве.

1174256

Редактор С. Патрушева

Заказ 51 12/16

Составитель Е. Ермолаев

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 1050 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4