Рука манипулятора

 

Изобретение относится,к области робототехники и предназначено для использования в манипуляторах с большой степенью подвижности. Цель - расширение технологических возможностей за счет увеличения зоны обслуживания. Рука манипулятора содержит звенья 2-4 с поперечными пластинами ,6, связанные между собой универсальными шарнирами 5, с устройствами фиксации по каждой степени подвижности с индивидуальным приводом и трособлочные передачи 8-15, обеспечивающие относительное движение звеньев от.привода , установленного на основании. Концы тросов каждой трособлочной передачи закреплены соответственно на оси блока последующей трособлочной передачи и на радиальном выступе 7 поперечной Пластины 6 соответствующего звена. Радиальные выступы 7 на соседних звеньях повернутыдруг относительно друга. Натяжение трособлочных передач обеспечивает создание моментов вокруг оси каждого универсального шарнира 5 и перераспределение внешней нагрузки между звеньями и трособлочными передачами. 3 ил. i (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3758462/31-08 (22) 08. 05. 84 (46) 15. 01. 87. Бюл. В 2 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И. Носова (72) А.Н. Макаров, Б,И. Крюков, .И.M. Кутлубаев и О.П. Никитин (53) 62-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1225778, кл . В 25 Л 1/02, 1984. (54,) РУКА МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится,к области робототехники и предназначено для использования в манипуляторах с большой степенью подвижности. Цель — расширение технологических возможностей за счет увеличения зоны обслуживания.

Рука манипулятора содержит звенья

2-4 с поперечными пластинами,6, свя„„Я0„„1283077 д1 цц 4 В 25 J 1/02//В 25 J -8В:" занные между собой универсальными шарнирами 5, с устройствами фиксации по каждой степени подвижности с индивидуальным приводом и трособлочные передачи 8-15, обеспечивающие относительное движение звеньев от.привода, установленного на основании. Концы тросов каждой трособлочной передачи закреплены соответственно на оси блока последующей трособлочной передачи и на радиальном выступе 7 поперечной пластины 6 соответствующего зве-.. на. Радиальные выступы 7 на соседних звеньях повернуты друг относительно друга. Натяжение трособлочных лереО дач обеспечивает создание моментов ж вокруг оси каждого универсального шарнира 5 и перераспределение внешней нагрузки между звеньями и трособлочны- С ми передачами. 3 ил.

3077 2 относительно радиального выступа 7 звена 3 на угол, близкий к 90, что обеспечивает сбалансированность момента от внешней нагрузки и движущего момента в шарнире 5 по каждой степени подвижности.

Совокупность трособлочных передач

8-11 обеспечивает прямое движение звеньев 2,3 и 4 в универсальных шарf0 нирах 5.

Все последующие тросы и блоки трособлочных передач 12-15 установлены аналогично трособлочным передачам

8-11. На радиальных выступах 7, выполненных на поперечных пластинах 6 звеньев 2,3 и 4, закреплены концы тросов двух последующих трособлочных передач 9-10, 10-11, повернутых друг относительно друга.

20 Тросы всех трособлочных передач имеют возможность контакта с поперечными пластинами 6 звеньев 2,3 и 4, так как в исходном состоянии они удалены от .скругленного края попе25 речной пластины 6 этих звеньев.

Трос 20 трособлочной передачи 10 одним концом соединен с радиальным выстугом 7 поперечной пластины зве- д0 на 3, а другим — с осью блока 21 трособлочной передачи 11.

Трос 22 трособлочной передачи 11 одним концом соединен с радиальным выступом 7 поперечной пластины звена р5

4, а другим — с осью блока последующей трособлочной передачи.

Радиальные выступы 7 двух последовательных звеньев повернуты друг относительно друга на угол, вели- 50 чина которого определя .тся соотношением момента от внешней нагрузки и движущего момента в шарнире 5 по каждой степени подвижности в шарнире. 55

Например,. радиальный выступ 7 зве- . на 3 повернут относительно радиального выступа 7 звена 2 на 90, а ралиальный выступ 7 звена 4 повернут

1 - 128

Изобретение относится к робототехнике и предназначено для использования в манипуляторах с большой степенью подвижности.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет расширения зоны обслуживания.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема руки манипулятора, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 ; на фиг. 3 — вид Б на фиг.2.

Рука манипулятора состоит из основания 1, на котором установлены звенья 2,3 и 4. C основанием 1 и между собой звенья соединены универсальными шарнирами 5. Каждый шарнир 5 снабжен устройством фиксации звеньев по каждой степени подвижности (не показано). На каждом звене 2,3 и 4 установлена поперечная пластина 6, на которой выполнены радиальные выступы 7. Привод (не показан} установлен на основании 1.

Кинематическая связь звеньев между собой и с приводом обеспечивается трособлочными передачами 8-15.

Трос. 16 трособлочной передачи 8 одним концом соединен с приводом, а другим — с осью блока 17 трособлоч ной передачи 9. Трос 18 трособлочной передачи 9 соединен одним концом с радиальным выступом 7 попереч ной пластины звена 2, а другим — с осью блока 19 трособлочной передачи 10. Рука манипулятора работает следующим образом.

В исходном состоянии все устройства фиксации относительного положения звеньев по каждой степени.подвижности включены. Тросы трособлочных передач находятся в натянутом состоянии, обеспечивая выбор зазоров в шарнирах и узлах крепления тросов, а также сбалансированность момента от внешней нагрузки в каждом универсальном шарнире.

При необходимости совершить движение звеньев, например, 3 и 4 относительно звена 2 по часовой стрелке вокруг горизонтальной оси универсального шарнира 5 перемещают трос 16 в направлении стрелки В (фиг. 1) . Одновременно отключают устройство фиксации вращения звена 3 относительно звена 2 вокруг горизон" тальной оси универсального шарнира

5. При этом рука манипулятора приобретает возможность совершать движение только с одной степенью подвижности — вращение вокруг горизонтальной оси шарнира 5, соединяющего звенья 2 и 3. Звенья 3 и 4 так же, как и основание 1 и звено 2, в это время представляют собой одно целое.

С блока 21 натяжение передается тросу 22. Один конец троса связан

3 12830

Трос трособлочной передачи 12 свободно, без натяжения движется относительно основания 1.

Движущийся под натяжением относительно основания 1 трос 16 пере 5 дает движение блоку 17, который перемещает трос 18. Последний одним концом связан с радиальным выступом

7 поперечной пластины 6 второго звена и осью блока 19. Поэтому один ко- 10 нец троса, связанный с радиальным выступом 7, остается неподвижным, а другой конец троса 18 перемещается вместе с блоком 19. При этом движущийся под натяжением трос 18 созда- !5 ет момент в универсальном шарнире

5, соединяющем основание 1 и звено

2, уравновешивающий момент от внешних нагрузок. Величина разности движущего момента и момента от внешней 20 нагрузки воспринимается устройствами фиксации по каждой степени подвижности шарнира 5.

Ъ

Движение с блока 19 передается,, тросу 20. Последний одним концом соединен с радиальным выступом 7 поперечной пластины 6 третьего звена, а другим — с осью блока 21. Поэтбму .движущее усилие передается одновременно звену 3 и блоку 21, 30

Радиальный выступ 7 звена 3 повернут относительно аналогичного радиального выступа 2 в плоскости, перпендикулярной к оси этого звена,что обеспечивает скрещивающееся расположение ветвей троса 18 относительно звена 2 и идентичное расположение ветвей троса 20 относительно звена 3. Благодаря такому взаимному„расположению тросов и звеньев натяжение в тросах 40 обеспечивает создание момента вокруг каждой оси универсального шарнира 5.

Момент, создаваемый .натяжением троса

18 относительно осей универсального шарнира 5, соединяющего основание 1. 45 и звено 2, обеспечивает уравновешивание внешних нагрузок. Момент, создаваемый натяжением троса 20, обеспечивает уравновешивание момента от внешней нагрузки в шарнире, соединя- 50 ющем звенья 2 и 3, относительно вертикальной оси и создание движущего момента относительно горизонтальной оси, под действием которого звено 3 вращается относительно звена 2 против часовой стрелки.

77 с осью блока последующей передачи и обеспечивает дальнейшую передачу натяжения. Второй конец троса 22 связан с радиальным выступом 7 поперечной пластины звена 4, повернутой относительно аналогичного радиального выступа поперечной пластины звена 3, что обеспечивает получение скрещивающегося положения ветвей троса 22 и звена 4. Это, в свою очередь, обеспечивает создание уравновешивающего момента относительно каждой оси универсального шарнира, соединяющего звенья 3 и 4.

При этом величина натяжения в каждом последующем тросе по мере удаления от основания I уменьшается, так как только векторная сумма натяжений двух ветвей троса t8 равна величиненатяжения в тросе 16. Поэтому величина движущего момента, создаваемого тросом 18 в шарнире 5, соединяющем основание 1 и звено 2, больше момента, создаваемого тросом 20 в шарнире, соединяющем звенья 2 и 3, вместе с тем в.шарнире, соединяющем. звенья

2 и 3, меньше и момент от внешней нагрузки, создаваемой, например, весом груза, инерционными нагрузками.

Благодаря такой конструкции усилие со стороны троса 16 распределяется по длине манипулятора, создавая одновременно моменты относительно каждой из осей универсального шарнира. Причем величина усилий, приложенных со стороны тросов к радиальным выступам, уменьшается по мере удаления от основания. В связи с этим несущие элементы руки манипулятора испытывают изгибающий момент незначительной величины, благодаря этому можно использовать устройство фиксации малой мощности. Возможность использования универсальных шарниров, движение в которых обеспечивается лишь двумя приводами, позволяет увеличить зону обслуживания руки манипулятора.

Обратное движение звеньев руки манипулятора обеспечивается перемещением троса трособлочной передачи 12.

Формула изобретения

Рука манипулятора, содержащая привод и звенья, кинематически связанные между собой трособлочными передачами, Составитель И. Бакулина

Техред А.Кравчук Корректор M. Самборская

Редактор И. Рыбченко

Заказ 7343/13 ., Тираж 949

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 128307 при..этом каждое звено снабжено поперечной пластиной, а между собой званья соединены шарнирно и каждый шарйир снабжен устройством фиксации относительного положения смежных зве- 5 ньев, причем трос первой трособлочной передачи одним конном соединен с приводом, а другим — с осью блока трособлочной передачи последующего звена, трос последней трособлочной передачи 10 одним концом соединен с предыдущим звеном, несущим рабочий орган, при этом трос каждой промежуточной трособлочной передачи одним концом соединен с предыдущим звеном, а другим — 15

7 6 с осью блока трособлочной передачи последующего звена и расположен над поперечной пластиной предыдущего звена с возможностью контакта с ней, отличающая с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет расширения зоны обслуживания, на,поперечной пластине каждого звена выполнены радиальные выступы, а концы тросов трособлочной передачи каждого последующего звена соединены соответственно со смежным предыдущим звеном посредством этих радиальных выступов поперечной пластины.