Механизм уравновешивания манипулятора

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных робототехнических устройствах. Цель изобретения - устранение аварийных ситуаций за счет исключения самопроизвольного перемещения звеньев манипулятора. В нейтральном положении продольная ось поворотного звена 1, шарнирно установленного на основании 6, расположена вертикально. За счет предварительного натяжения пружины 9, один конец которой жестко закреплен на основании, а другой соединен с основной роликовой цепью 5, дополнительные роликовые цепи 3 и 4, каждая из которых соединена с цепью 5, взаимодействуют с отклоняющими блоками 7 и 8, также шарнирно установленными на основании. Это препятствует самопроизвольному выходу звена 1 из нейтрального положения, так как цепи 3 и 4 шарнирно соединены с поворотным звеном. При повороте звена 1 под действием привода манипулятора одна из дополнительных роликовых цепей оказывается разгруженной, а другая - взаимодействует с зубьями зубчатого сектора 2, жестко закрепленного на поворотном звене, и передает на него уравновешивающее усилие пружины 9. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 B 25 J 11/00 1/02

М,:-,,,;;", E .Ь,"i,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4329722/25-08 (22) 17.11.87 (46) 30.09. 89. Бюл, У 36 (71). Проектно-конструкторское бюро

11

Производственного объединения Электроприбор" (72) А.В. Южаков и В. Н, Павлов (53) 621. 229. 72 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 715317, кл, В 25 J 1/02, 1978. (54) МЕХАНИЗМ УРАВНОВЕШИВАНИЯ МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных робототехнических устройствах. Цель изобретения — устранение аварийных ситуаций за счет исключения самопроизвольного перемещения звеньев манипулятора. В нейтральном положении продольная ось поворот.ного звена 1, шарнирно установленного

ÄÄSUÄÄ 1511112 А1

2 на основании 6, расположена вертикально. 3а счет предварительного натяжения пружины 9, один конец которой жестко закреплен на основании, а другой соединен с основной роликовой цепью 5, дополнительные роликовые . цепи 3 и 4, каждая иэ которых соединена с цепью 5, взаимодействуют с отклоняющими блоками 7 и 8, также шарнирно установленными на основании.

Это препятствует самопроизвольному выходу звена 1 иэ нейтрального положения, так как цепи 3 и 4 шарнирно соединены с поворотным звеном, При повороте звена 1 под действием привода манипулятора одна из дополнительных роликовых цепей оказывается разгруженной, а другая взаимодействует с зубьями зубчатого сектора 2, жестко закрепленного на поворотном звене, и передает на него уравновешивающее усилие пружины 9, 7 ил, 1511112

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных робототехнических устройствах, Цель изобретения — устранение ава5 рийных ситуаций за счет исключения ,самопроизвольного перемещения звеньев манипулятора.

На фиг. 1 представлен механизм уравновешивания манипулятора при нейтральном положении поворотного звена; на фиг, 2 — то же, при отклонении поворотного звена от нейтрального положения; на фиг. 3 — расчетная 15 схема механизма без учета работы зубчатого сектора; на фиг. 4 — графики моментов без учета работы зубчатого сектора; на фиг. 5 — расчетная схема механизма с учетом влияния работы 20 зубчатого сектора;.на фиг. 6 — графики моментов с учетом влияния работы зубчатого сектора; на фиг. 7 — схема определения величины предварительного натяжения пружины. 25

Механизм уравновешивания манипулятора содержит закрепленный на оси шарнира поворотного звена 1 зубчатый сектор 2, по краям. которого жестко закреплены дополнительные ро- 30 ликоные цепи 3 и 4, основную роликовую цепь 5, по обе стороны .которой на основании 6 установлены отклоняющие блоки 7 и 8, а второй конец цепи

5 связан с пружиной 9, закрепленной 35 на основании 6, Механизм уравновешивания работает следующим образом.

В нейтральном положении продольная ось поворотного звена 1 расположена .40 вертикально. При этом за счет предварительного,натяжения пружин 9 дополнительные роликовые цепи 3 и 4 взаимодействуют с отклоняющими блоками 7 и 8, что препятствует самопроиз- 45 вольному выходу звена 1 из нейтрального положения, При повороте звена

1 под действием привода манипулятора (не показан) одна из дополнительных роликовых цепей, например, 4 оказывается разгруженной, а другая — взаимодействует с зубьями зубчатого сектора 2, жестко закрепленного на поворотном звене, При горизонтальном расположении поворотного звена 1 момент, создаваемый усилием пружины, имеет максимальную величину. При перемещении манипулятора вверх величина момента от массы звена 1 с грузом изменяется по закону синусоиды.

Для обеспечения высокой точности уравновешивания момент от усилия, создаваемого пружиной 9, также должен изменяться по закону синусоиды, Однако усилие пружины 9 при ее сжатии непостоянно и меняется по линейному закону. В этом случае при повороте на угол моменты от массы звена 1 с грузом и от усилия сжатия пружины

9 неравны (фиг. 4),.т.е. Pl coso(P

Р mg1 cos d при этом величина неравенства

d M=mg1 со s 4 -P 1 co s 4

Поэтому для компенсации изменений силы уравновешивания с целью обеспечения необходимого момента уравновешивания при повороте звена 1 в пределах некоторого угла р требуется сохранить неизменным плечо (фиг. 5).

Это достигается тем, что точки крепления разветвленного конца в дополнительных роликовых цепях разнесены на расстояние а, которое определяется предварительным сжатием пружины 9, При этом момент, создаваемый усилением предварительного сжатия пружины

9, определяется моментом от массы предплечья манипулятора с грузом (фиг. 7) при вертикальном положении поворотного звена 1 и горизонтальном положении предплечья. Однако величина момента, создаваемого предварительным сжатием пружины 9, не должна превышать величину момента, создаваемого силовым модулем манипулятора.

Использование зубчатого сектора, закрепление на нем в разных точках дополнительных роликовых цепей на определенном расстояйии, создание предварительного натяжения цепи поз-

D воляет снизить при уравновешивании величину М до минимума, практически на участке 1 (фиг. 6) й(я)1 = пщ1 cos d. формулаизобретения

Механизм уравновешивания манипулятора, содержащий основание, поворотное звено, шарнирно соединенное с основанием, пружину, жестко закрепленную одним концом на основании и кинематически связанную с поворотным звеном посредством основной роликовой цепи, а также отклоняющие блоки, шар1511112 фиг.2 нирно установленные на основании, отличающийся тем, что, с целью устранения аварийных ситуаций эа счет исключения самопроизвольного перемещения звеньев манипулятора, он снабжен двумя дополнительными роликовыми цепями, каждая из которых шарнирно соединена одним концом с поворотным звеном, а также зубчатым сектором, жестко установленным на этом звене и имеющим возможность поочередного взаимодействия с каждой из дополнительных роликовых цепей, причем

S вторые концы этих цепей шарнирно соединены с вторым концом основной роликовой цепи, а сами дополнительные роликовые цепи взаимодействуют с соответствующими отклоняющими блоками.

1511!12

Фие.h

Ôèà 7

Составитель В, Верховский

Редактор М, Циткина Техред Л. Сердюкова Корректор В, Кабаций

Заказ 5846/20 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101