Рука манипулятора
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1220781 (5ц 4 В 25 J 3/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
К ABTOPCHOMV СВИДЕтельСтв
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3707898/25-08 (22) 06.03.84 (46) 30.03.86. Бюл. № 12 (71) Ленинградский завод-ВТУЗ при Объединении «Ленинградский металлический завод» (72) Б. А. Петров, А. М. Лихоманов и В. К. Хаткевич (53) 62-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1042989, кл. В 25 3 3/00, 1982. (54) (57) РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая полые основные звенья, соединенные с помощью шарниров, включающих в себя два симметрично расположенных относительно продольной оси звеньев полых промежуточных элемента с двумя параллельно расположенными цапфами, каждая из которых установлена в соответствующих расточках смежных основных звеньев, и приводы относительного поворота звеньев, включающие в себя двигатели и параллельные кинематические цепи, расположенные внутри полых звеньев и промежуточных элементов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения надежности работы за счет улучшения герметизации шарниров, кинематические цепи состоят из двух групп, первая из которых последовательно связывает корпуса предыдущего и последующего промежуточных элементов, причем первый промежуточный элемент связан с основанием, а вторая группа связывает двигатели привода с соответствующими полыми звеньями, при этом передаточные отношения кинема- д тических цепей всех групп равны +l.
1220781 й= (с)й, (2 = (С) Q ) Изобретение относится к робото- и маI:I;.:,Ió.IÿTîðîcTðoåIIèþ и может быть исполь1онано в исполнительных органах манипулягго;;он и роботов. ). Цель изобретения — увеличение надежнос1и работы руки манипулятора путем улучнц аия герметизации шарниров. Указанная цель достигается за счет paIIIInIIaльной взаимосвязи движений, которая позволяет исключить зубчатое зацепление венцов, "îíòàêòèðóþùèõ с внешней средой. На фиг. 1 показана кинематическая схема руки манипулятора; на фиг. 2 — схема кипсматической взаимосвязи движений звеньев руки манипулятора. Устройство содержит полые звенья 1 — 3, соединенные шарнирами 4 и 5, каждый из которых состоит из двух полых промежуточных элементов 6. Внутри полых звеньев расположены трубчатые валы, оканчивающиеся ведомыми 7 и ведущими 8 зубчатыми колесами. По осям цапф 9 — !2, являющихся осями поворота звеньев, расположены сателлитные зубчатые колеса 13, которые трубчатыми валами жестко состыкованы с ведущими 14 и ведомыми 15 цилиндрическими зубчатыми колесами, расположенными в полых промежуточных элементах 6. Ведущие 8 и ведомые 7 зубчатые колеса каждого трубчатого вала входят в зубчатые зацепления с сателлитами, расположенными с разных сторон от продольной оси полых звеньев, образуя передаточные отношения между сателлитами каждой кинематической цепи равные +1. Сателлиты 13 в цапфах 9 и 11 жестко состыкованы с корпусами предыдущего и последующего промежуточных элементов, а трубчатые валы, подводящие движения этим сателлитам, -- через цилиндрические передачи, имеющие передаточные отношения +1, замкнуты на корпуса предыдущих промежуточных элементов, первый из которых связан с основанием 16. Подвод движений к звеньям осуществляется через входные зубчатые колеса 17 — 20 (причем зубчатые колеса 17 трубчатыми валиками жестко состыкованы с полым звеном 1). Устройство работает следующим образом. При вращении входных зубчатых колес 17 в какую-либо сторону полое звено 1 поворачивается относительно оси расточки основания 16. Если в это время приводы других подвижных звеньев остановлены (зубчатые колеса 17 — 19 неподвижны), то ведомые конические колеса 7 обкатываются по своим сателлитам, приводя во вращение трубчатые валы и ведущие зубчатые колеса 8. Так как передаточные отношения между сателлитами каждой цепи равны +1, то сател5 55 лить< 13 цапфы 9 синфазно с промежуточными элементами 6 поворачиваются в противоположную повороту звена 1 сторону на тот же угол. При повороте предыдущего звена последующие промежуточные элементы и полые звенья совершают плоскопараллельные движения в некоторой неподвижной системе координат. Очевидно, что при повороте звена 2 последующие промежуточные элементы и полые звенья также совершают плоскопараллельные движения и т. д. Таким образом, заложенный принцип взаимосвязи движений обеспечивает плоскопараллельные перемещения звеньев исполнительного органа. Аналогичная картина происходит при повороте промежуточных элементов 6 относительно осей цапф 9 и Il. Если при повороте промежуточных элементов затормозить ведущие цилиндрические колеса 14, то ведомые колеса 15 будут отрабатывать в противоположную сторону угол поворота промежуточных элементов, причем эти углы по величине одинаковы, если передаточные числа цилиндрических передач равны + l. При повороте промежуточных элементов последующие звенья также совершают плоскопараллельные перемещения. Этим обеспечивается наиболее рациональная силовая взаимосвязь движений между приводами. На фиг. 2 изображена схема взаимосвязи движений такого шарнирного соединения. Схема дополнена (по логике взаимосвязи) четвертым звеном и третьей парой промежуточных элементов. При изображении схемы параллельные кинематические ветви заменены одинарными. Схема взаимосвязи указывает между собой относительные (собственные) движения приводов и их кинематических элементов (горизонтальные линии) и переносные (налогаемые кинематической взаимосвязью) движения (вертикальные линии) . Элемент сравнения на схеме представляет передачу движения от одного кинематического звена другому, причем если движение следует через зачерненный сектор, то происходит перемена знака движения. Если в элементе сравнения использован только один вход, это значит, что переносное (или собственное) движение в кинематической структуре заложено, но не используется. На фиг. 2 обозначено: й<Я ЯзЯ4 — частоты вращения входных зубчатых колес 17, 18, 19 и 20; ЯЯ Яз,Я вЂ” угловые скорости изгиба звеньев; Qb I,Qbq,Ûç — подразумеваемые, но не использованные входы движений силовых водил; Qb<,é,й — угловые скорости силовых водил. Введение условных входов движения 122078i 0 0 0 1 0 0 0 1 0 — 1 0 1 0 — 1 Из это 1Б Фuz. 1 где (С) и (С)" — прямая и обратная квадратные матрицы кинематической взаимосвязи движений. Знание матриц (С) и (С) позволяет легко определить силовую взаимосвязь движений. Эти уравнения имеют вид М =(С )М М = (См! М, где (С ) =((С) } о (См) =(CJ — прямая и обратная матрицы силовой взаимосвязи движений; (С) — транспонированная матрица; 9;M;O,М вЂ” векторы-столбцы входных и выходных скоростей и моментов. Характер силовой взаимосвязи раскрывается следующим образом. Уравнение взаимосвязи только для моментов, воспринимаемых приводами, составленное на основании схемы иг. 2, имеет вид го уравнения следует, что силовая взаимосвязь существует в отдельности между приводами для четных и нечетных звеньев. Причем приводы последующих звеньев помо>0 гают преодолевать нагрузку приводам предыду.цих. Изображен н ая на фи г. кинем ати ческая схема позволяет осуществить повороты звеньев только в одной плоскости. Однако при развороте силовых водил на 90 можно получить повороты и во взаимно перпендикулярной плоскости, а следовательно, обслуживать объем рабочей зоны. 1220781 Редактор Н. Киштулинец Заказ 15! 8!1 ! Составитель А. Г1озняк Техред И. Верес Корректор С. Черни Тираж 030 Г1одписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
