Манипулятор

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к робототехнике . Целью изобретения является уменьшение потребной мопшости привода поворота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса, В исходном положении механическая рука 3 манипулятора занимает горизонтальное положение Момент от веса G конструкции руки 3 на плече Н уравновешивается момент усилия упругого элемента , связывающего шток;силового цилиндра 4 с датчиком 5 силы, который через систему управления создает уравновешивающую силу О. на штоке 1 1 силового цилиндра. При выдвижении или втягивании руки 3 блок изменения передаточного отношения, расположенный в силовом цилиндре и приводимый в движение зубчато-реечной передачей, увеличивает или соответственно уменьшает уравновешивающую силу. При повороте корпуса 2 вместе с рукой 3 соответственно изменяется плечо h действия уравновешивающей силы Q. При повороте руки 3 вниз с одновременным уменьшением плеча h действия уравновешивающей силы Q дополнительный блок изменения передаточного отношения увеличивает величину этой силы, тем самым сохраняя обтую уравновешенность системы. При повороте руки 3 вверх происходит аналогичный процесс, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4169351/25-08 (22) 29.12 ° 86 (46) 07.06.88, Бюл, к- 21 (71) Научно-исследовательский институт проблем машиностроения при

МВТУ им. Н,Ç.Баумана (72) В.В.Верховский, Н.А.Лакота, Л.Н.Петров и Н.Ф.Полищук (53) 621.229.72 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1220787, кл. В 25,3 ll/00, 1983. (54) МАНИПУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области машиностроения, в частности к робототехнике. Целью изобретения является уменьшение потребной мощности привода поворота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса.

В исходном положении механическая рука 3 манипулятора занимает горизонтальное положение. Момент от веса G конструкции руки 3 на плече Н уравновешивается момент усилия упругого эле» (51) 4 В 25 J II/00 1/06 мента, связывающего шток, силового цилиндра 4 с датчиком 5 силы, который через систему управления создает уравновешивающую силу Q на штоке 11 силового цилиндра. При выдвижении или втягивании руки 3 блок изменения передаточного отношения, расположенный в силовом цилиндре и приводимый в движение зубчато-реечной передачей, увеличивает или соответственно уменьшает уравновешивающую силу. При повороте корпуса 2 вместе с рукой 3 соответственно изменяется плечо h действия уравновешивающей силы Q. При повороте руки 3 вниз с одновременным уменьшением плеча h действия уравновешивающей силы Q дополнительный блок изменения передаточного отношения увеличивает величину этой силы, тем самым сохраняя общую уравновешенность системы. При повороте руки 3 вверх происходит аналогичный процесс. 3 ил.

1400875

Изобретение относится к машино( строению, в частности к робототехникЕ л

Рель изобретения — уменьшение пол1

5 требной мощности привода поворота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса.

На фиг.l изображен манипулятор, общий вид; на фиг,2 — вид А на фиг.l;10 на фиг.3 -схема управления.

Манипулятор содержит основание 1, шарнирно соединенное с корпусом 2, в котором установлена с возможностью продольного перемещения механическая рука 3. Разгрузочное устройство имеет силовой цилиндр 4, датчик 5 силы, упругий элемент б и блок 7 изменения передаточного отношения. Силовой ци1 линдр 4 закреплен на корпусе 2 и под-20 ключен к напорной магистрали 8 через датчик 5 силы и регулятор 9 давления.

Блок 7 изменения предаточного отно-! шения соединен с помощью механизма 10 . кинематической связи с механической рукой 3 и установлен между датчиком 5 силы и упругим элементом б, Другой конец упругого элемента б связан со штоком 11 силово",o цилиндра соединенным с помощью гибкого элемен- »О та 12 и опорного ролика 13 с î HoBBнием 1. Блок 7 изменения передаточного отношения выполнен в виде винтоВОй передачи, сОстоящей иэ ?винта и гайки 15, которая. является опорным шарниром двуплечего рычага 16, С од35 ним его плечом соединен чувствительный элемент 17 датчик" силы 5, à " другим — упругий элемент 6. Механизм 10 кинематическсй связи выполнен в виде

40 э;бчато-реечной передачи,, причем рейка 18 :акреппена на механической руке 3., а зубчатое колесо 19 — на винте 14 блока 7 изменения передаточнс=O ОтноШЕНИЯ,.

Уравновешивание механи-.еской ру .;происходит-следующим образом, 1

В исходном состоянии рука манипулятсра занимает ГО оиэоит»льное положение„Б этом случае на привод пово- <рота корпуса относительно оси О действует момент от веса конструкции руки G на плече Н, который стремится сместить руку от ее исходного поло,кения, При этом возникает момент от усилия Р упругого элемента б разгэ -" зсчнсго устройства на глече hi дву-= плечего рычага 16 относительно оси его I?oBopoта О(. Зтст MoYiFHT ссздает на другом плече h двуплече":» х рычага 1б усилие Р, C -к,оторым он давит на чувствительн-::й элемент 17 датчика 5 силы „Си Гнал с датчика 5 силы усиливается с помощью системы упра ления и создает усилие 0 на штоке 1 силового цилиндра 4. Б результате момент ст веса конструкции руки G на плече H o;-носительно оси ее повороra 0 уравновешивается противодействующим моментом разгрузочного устройства, который создается усилием Q на штоке 11 на плече

При выдвижении горизочтально расположенной руки., например, направо плечо Н увеличивается, а следовательно, увеличивается момент от веса конструкции руки G относительно оси О.

При этом вместе с механической рукой 3 перемещается закрепленная на ней рейка 18, вызывая поворот зубчатого колеса 19. Жестко связанный с ним винт 14 поворачивается и перемещает гайку 15 направо, увеличивая плечо h,è уменьшая плечо !i двуплечего рычага 16. Перемещение -:увствит льного элемента 17 датч: ка 5 силы пренебрежимо мало пс сравнению с ходом упругого элемента б, поэтому ее усилие Р< остается практически неизменным. При увеличении плеча h, момент от усилия Р„ упругого элемента 6 относительно осН О, возрастает. а следовательно, возрастает усилие Р, х с которым двуплечий рычаг 16 давит на чувствительный элемент 17 датчика 5 силы, вызывая увеличение усилия на штоке 11, Б результате момент От веcB. конструкции .-уки НОэ росший при ее перемещении направо, компенсируется так?ке возросшим противодействующим ..Оме ?том раз:.рузочНО Го У CTQOH CTHE ллна ? ОГИ1" III!и Oб?» 3 ON происходит урявнОвешив HI?::.-? конструк ции руки при ее переме -:=.-нии н=. ева исход =. Г- о I?;. ложе ния

iiPH Пл»ВОРО 1-Е ?. ;-=,ЧИ ?л: -

ИОХОДНОГО ГОРИЗОНт6ЛЬНОГО ЦОП»жЕН1. Я плечо > уменьшает с?-:. а сл еда ве т ельно. - меньшается мс..еНТ ст веса конс rp . Нции ру. <и С? oTHoc sтж? B:-Io ocи 3, повороте руки на у.. Ол р„ст чсход1, ОГО ПОЛ< жЕНИЯ ПС ЧаСС ВО?л тРЕ? y ? упругий элемент 6 растягивается„ее :силке Р, возрастает,, оотве. с B HHo

:-:озрастают усилие Е, Hа чувствительном элементе 17 датчика 5 силы и чси1 400875 лие 0 на штоке ll но при этом уменьшается пле- о h на котором приложена сила Q. Пр чем уменьшение плеча h более существенно по величине, чем

5 возрастание усилия Q. В результате уравновешивающий момент разгрузо ного у стройст ва уменьшает ся и компенсирует момент от веса конструкции руки. При повороте на угол af. от ис- 10 ходного положения против часовой стрелки упругий элемент 6 слммается, ее усилие Р уменьшается,, соответственно уменьшаются усилия Р на чувстви-.

2 тельном элементе 17 и Q на штоке !I, 15 но при этом увеличивается плечо h приложения силы Q. Причем уменьшение усилия Q более существенно по величине, чем возрастание плеча h. Уравновешивающий момент, как и в преды- 20 дущем случае, уменьшается и компенсирует момент от веса руки. Следовательно, при повороте руки от исходного положения на один и тот же угол Ы. в обоих направлениях уравно- 25 вешивающий момент имеет одну и ту же величину за счет одновременного из- менения обоих параметров Q u h.

Формула изобретения

Манипулятор, содержащий основание, корпус, шарнирно соединенный с осно ванием, механическую руку, установленную с возможностью продольного перемещения в корпусе приводы проФ 35 дольного перемещения руки и поворота корпуса, разгрузочное устройство привода продольного перемещения, включающее в себя сило вой цилиндр, з акрепленный на корпусе> датчик силы и упругий элемент, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью уменьшения потребной мощности привода поворота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса, он снабжен блоком изменения передаточного отношения и механизмом кинематической связи корпуса с основанием, выполненным в виде зубчато-реечной передачи, рейка которой жестко закреплена на механической руке, а зуб чатое колесо жестко связано с входным элементом блока изменения передаточного отношения, установленного в силовом цилиндре разгрузочного устройства между датчиком силы и упругим элементом, причем этот блок выполнен в виде двуплечего рычага и винтовой передачи, гайка которой шарнирно связана с этим рычагом, одно плечо которого соединено с датчиком силы, а другое — с одним кон-, ном упругого элемента, при этом винт жестко связан с зубчатым колесом зубчато-реечной передачи, а другой конец упругого элемента жестко связан со штоком силового цилиндра, протиВоположный конец которого в свою очередь соединен с помощью дополнительно введенных гибкого элемента и опорного ролика с основанием.

1400875

Составитель А.Уваров

7ехред Л. С"".-.päþêoâà Корректор М,,Шароши

Редактор H.Бобкова

Заказ 2755/18

Подписное

ВНИИПИ Государственно- с комитета СССР по делам изобретен- :.й h открытий

"13035 Москва, Ж-35 Рауиская наб., д. 4/5

Hpоиэвод"твенно †полиграфическ предпр=;ят.ие, г. Ужгород, ул. Проектная,„ 4