Механическая рука манипулятора

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано в качестве манипулятора для механизации и автоматизации трудоемких процессов. Целью изобретения является повышение точности позиционирования за счет повышения жесткости системы. Для этого на некоторых основных приводных элементах 1 гакреплены lijiii помощи хомутов 11 дополмчтсльныс приводные элементы 12, H3roT rvieHHbie из термочувствительного матери1ла, обладаюии .о свойствами «памяти фор//-..-,- v: индиоп уальиыми источниками нагрева и охлаждения. Причем угол деформации, донолнитсльпо о приводного элемента 12 больше угла деформации основного приводного элемента 1. Основные приводные элементы 1 скреплсм1ы между собой при помощи упругого элемента . Упругий элемент имеет возможность изгибаться , удлиняться и укорачиваться прп взаимодействии фиксаторов, :)акреп. 1енпы на звено с концевыми упорами, распо.юженным;; :а основании 2 или предыдущем зноне. 1 З.П. ф-лы, 8 ил. S

СО1ОЯ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1414626

А1

gg 4 В 25 J 9/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ных при водных элементах 1 .- акреплен ы п1 и помощи хомутов 1! допол I IT< льн ыс и ри водные элементы !2, изгот,гленные из тсрмочувствительного матери; ла, обладакпп, о свойствами «памяти фор : индо<»»»»< а,ll»ными источниками нагрева и охлаждении.

Причем угол деформации дополнительного приводного элемента 12 больше угла деформации основного приводного элементы 1. Основные приводные элементы 1 скреплены между собой при помощи упругого элемента. Упругий элемент имеет возможность из гибаться, удлиняться и укорачиваться прп взаимодействии фиксаторов, закрепленных на звене с концевыми упорами, расположенным...а основании 2 или предыдущем зиенс.

1 з.п. ф-лы, 8 ил. Я (21) 4024468/25-08 (22) 13.02.86 (46) 07.08.88. Бюл. № 29 (75) П. П. Щербина (53) 62-229,72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 688329, кл. В 25 J 9)18, 1978. (54) МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано в качестве манипулятора для механизации и автоматизации трудоемких процессов. Целью изобретения является повышение точности позиционирования за счет повышения жест<ости системы. Для этого на некоторых основС" (4ь

Cb

К)

Cb! зо ретение от >oc .i i ñÿ к робототехнике - . v..»кст быть использовано в качестве манипулятора для механизации и автоматизации трудоемких процессов.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования за счет повышения жесткости системы.

На фиг. 1 изображена механическая рука манипулятора, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — то же, вид свер1О ху; на фиг. 4 — вариант выполнения манипулятора, имеющего несколько механичес-ких рук; на фиг. 5 — узел на фиг. 1; bcновной приводной элемент; на фиг. 6 — то же, дополнительный приводной элемент; на, фиг. 7 — то же положение звена при взаимо- 15 .,действии фиксаторов с концевыми упорами; ! на фиг. 8 — схват механической руки манипулятора.

Механическая рука манипулятора со, стоит из звеньев 1, каждое из которых вы. полнено полностью или участками в виде основного приводного элемента из термочувствительного материала, обладающего свойствами «памяти формы», например, из сплавов Cu — А1 — Мп, Cu — А1 — Ni, а также 25 никелида титана или из хрома. Эти материалы в узком температурном интервале

10 С переходят из одного фазового состояния (пластичного) в другое (сверхупругое) и чаоборот. Исходя из условия требуемой прочности выбираются соответствующая форма и размеры попер« .ного сечения звена 1. Длина механической руки манипуля, тора и его первоначальна" и последующая ! конфигурации определяются точкой крепле: ния механической руки манипулятора на основании 2 и расстоянием от нее до точек начала и конца технологического маршрута, а также требуемой траектории перемещения схна та 3. В завис имости от тех нологи чески х условий механическая рука манипулятора состоит из одного или нескольких звеньев -— основных приводных элементов 1, соединенных между собой и с основанием 2 изоляторами 4, например теплоизоляционными прокладками. Механическая рука манипулятора через изоляторы 4 закрепляется на осно- 45 вании 2, который при помощи монтажного фланца 5 может быть в каждом конкретномслучае закреплен на полу, на потолке, на вертикальной стойке, на подвижной кранбалке или на транспортном средстве. Нагрев и охлаждение основных приводных элемен- 50 тов 1 в зависимости от его применения может производиться различными способами всех основных приводных элементов 1 как одновременнс т;к и последовательно. Пропуская элект ическ.й ток по основному приводному . †..":ементу 1 гли нагревая контактирующи.:, с ним источник нагрева — нагреватель Ы, плотно прижатый к нему, можно нагреть элементы 1.

Кроме того, можно нагревать основные приводные элементы 1 как жидким, так и газоОбразный теьлойосителем, омывающим внутренние стенки основного приводного элемента или наружные, заключенные в эластичную рубашку (не показана). Охлаждение основных приводных элементов может производиться при помощи контактирующих с ними Источников охлаждения — холодильников

7, пЛотно прижатых к ним, либо з;. счет подачИ внутри или снаружи основных приводных элементов 1 жидкого или газообразного хладагента. К основанию 2 при помощи пружинящего кронштейна 8 прикреплен нагреватель 6, а при помощи пружинящего крон,штейна 9 — Холодильник 7.

Схват 3 крепится на конце механической руки посредством изолятора (теплоизоляционной прокладки) 4, его зажимная губка

10 выполнена из термочувствительного материала, обЛадающего свойствами «памяти фОрмы», к которым также подведены источники нагрева 6 и охлаждения 7, Конфигурация зажимных губок такова, что в охлажденном состоянии они пропускают охватываемый предмет, а в нагретом, деформируясь, зажимают его. В зависимости от вь.полняемых технологических операций, кроме тако о схвата, может быть любой другой =хват известной конструкции: с пневмоприсосками, электромагнитный и т.д.

Кроме того, на некоторых основных приводных элементах 1 закреплены при помощи хомутов 11 дополнительные приводные элементы 12, изготовленные из термо увствительного материала, обладающего свойствами «памяти формь.» с индивидуальнь:".и источниками наг!,ева и охлаждения (не показаны). При этом уго.ч деформации дополнительного приводного элемента 12 больше у ла деформации основного приводного элемента 1. Некоторые звенья — основные приводные элементы 1 скреплены между собой при помощи упругого элемента 13, который может изгибаться, удлиняться и укорачиваться при взаимодействии фиксаторов

14 и 15, закрепленных на этом звене, с концевыми упорами 16 и 17, расположенными на основании 2 или предыдущем звене.

Масса нагревателя 6 и холодильника 7 и их температуры расчитываются в зависимости от требуемой скорости нагрева и охла ",дения того или иного участка механическоч руки манипулятора. Этим самым задается скорость работы механической руки манипулятора в автоматическо. режиме, т.е. от системы управления (показана). Жесткость и угол деформации дополнительного приводного элемента 12 выбираются такими, чтобы развиваемого усилия было достаточно для догибания звеньев механической руки манипулятора к первоначально заданной его ко.. ..гурации. Благодаря этому устраняет1414626

25 формула изобретения

55 ся размерная ползу:;. ть, присущая материалам из термочувс,;ительного материала.

Упругий элемент представляет пружину растяжения, с:. пляющую отдельные звенья в механичес;:>и руке манипулятора в одном или нескольких местах. Жесткость пружины 13 должна быть такой, чтобы усилие от груза, зажатого в схвате 3, ее не деформирбвало, а от усилий, развивающихся при взаимодеиствии скосов фиксаторов 14 и 15 с скосами концевых хпоров 16 и 17, она могла бы выгибаться, растягиваясь или сжимаясь. Для предотвращения теплоотдачи контактирующим деталям зажимные губки

10 и пружинящие кронштейны 8 и 9 закреплены на механи 1еской руке манипулятора посредством теплов",олирующих прокладок (не показаны).

Пропуская электрический ток, горячую воду или пар через нагреватель б, нагревают его выше температуры фазового превращения, присушей сплаву, из которого изготовлены схват 3 и звенья — основные приводные элементы 1. При этом нагреватель 6, плотно прижимаясь пружинящим кронштейном

8 к поверхности основного приводного элемента 1, нагревает его. При достижении температуры фазового превращения деформирующаяся зажимная губка 10 схвата, изгибаясь, поджимает к неподвижной зажимной губке 10 обрабатываемый объект 18. Затем нагревается до критической температуры основной приводной элемент 1 и, деформируясь, переносит зажатый обрабатываемый объект 18, оставляя его на позиции Б, основной приводной элемент затем, соответственно тоже деформируясь, переносит схват на позицию A. После этого цикл повторяется.

Работа механической руки манипулятора с несколькими основными приводными элементами 1 и схватами 3 (фиг. 4) может осуществляться либо в режиме одновременного зажатия обрабатываемых объектов в схватах 3 и "их-персмещения с одной позиции на другую, либо последовательно. Для этого рассчитывается соответствующая скорость нагрева и охлаждения того или иного нагревателя.6 и холодильника 7. Количество схватов 3 и основных приводных элементов

1 может быть различным в зависимости от числа выполняемых операций. Темп работы механической руки манипулятора определяется скоростью йагрева и охлаждения схвата 3 и основных приводных элементов, которые можно изменять за счет увеличения или уменьшения температуры нагревателя 6 и холодильника 7, связанных с системой управления.

Прикрепленные к звену 1 (фиг. 5) через теплоизоляционные прокладки 4 элементы способны деформироваться независимо друг от друга во времени. Это достигается за счет изготовления их из материалов с отличаюгцимися критическими температурами фазового превращения, а также разными скоростями нагрева и охлаждения.

Закрепленные на изгибающемся участке механической руки или схвата хомутами l! (фиг. 6) дополнительные приводные элемеп— ты 12, прикасаясь к нагревателям б и холодильникам 7, деформируются во времени раньше, чем основной приводной элеме т 1, и тем самым напрягают его в направлении предстоящего изгиба. Это напряжение дае; толчек на начало деформации меха::ичесхой руки и воздействует и после полного ес завершения. Угол изгиба дополнительного приводного элемента 12 больше, чем угол изгиба основного приводного элемента 1, благодаря этому присущее применяемым сплавам изменение формы длительное время не будет сказываться на то ности работы механической руки ман,пулятора.

Фиксаторы 1» и 15, перемешаясь Ilo скосам жестко закрепленных концевых упоров

16 и 17 и деформируя при этом упругий элемент 13 (фиг. 7), фиксируют схват 3 в позициях А и Б с достаточной точностью независимо от размерной ползучести механической руки манипулятора.

1. Механическая рука манипулятора, со,держащая основание, звенья, каждое из которых выполнено в виде основного llpl:. одного элемента из термочунствительного материала, обладающего свойствами «памя-и формы» и подведенных к нему источнико; нагрева и охлаждения, а также изоляторы. последовательно соединяющие между собой и с основанием звен я, схват. закрепл нный на конечном звене, и систему упpавлeíèH, от гичающаяся тем, что. с целью повышения точности позиционирования за счет повышения жесткости системы, она снабжена дополнительными приводными элементами с индивидуальными источниками нагрева и охлаждения, установленными соответственно на основных приводных элементах. приЧЕМ УГОЛ ДЕфОРМаЦИП ДОПоляи «Ihl!(3I О ПРИводного элемента, бо II>IIl(. . I . а деформ;-IIIIIII основного приводного элемента.

2. Механическая рука по и. !. от.гичак щаяея тем, что она снабжена упругими элементами, установленными между звенья",;и, фиксаторами, закрепленными на этих звеньях, и концевым и, порам и. ре « о.;; же ни ы†ми на звеньях с возможностью ь. г 1о,.ч1сдного взаимодействия с соответству лици»; фиксаторами иоследхюше-. зв IIII.

1414626

14! 4626

jJ 1

У 10 7

9 02. 8

Состави<ель И. Бак1лина

Ре.ь кт о р А. Мо тыл ь Техред И. Верес К«рректо 3..1< нчалоия

Заказ 3823/15 Тираж 908 1Одпи«н<)е

ВНИИПИ Гос, дарственного комитета СССР по делич изогр«< ilтиры гни

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Проннводственно-полиграфическое предприятие. г. Ужгород, x.<. 11рс« l .нн. 1