Рука манипулятора

Рука манипулятора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая шарнирно связанные предплечье и плечо в виде шарнирного параллелограмма , две параллельные тяги которого шарнирно связаны с основанием, уравновешиваюпхее средство, гибкий элемент, один конец которого связан с предплечьем, а другой - с уравновешивающим средством, и три направляющих ролика для гибкого элемента, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, она снабжена Y-образным кронштейном, жестко связанным с рычагом параллелограмма, примыкающим к предплечью, а два направляющих ролика расположены на концах кронштейна так, что огибающий их гибкий элемент проходит через ось шарнирной связи предплечья с плечом, при этом третий направляющий ролик расположен на основании. оо 00 о 00 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SUi»1133085

4Ш В 25 J 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ъ

ФЯФБЯйаОЗ

Ъ i с. t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 874332, кл. В 25 J 13/00, 1979.

2. Патент Японии № 54-6142, кл. В 66 F 19/00, 1979 (прототип). (54) (57) РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая шарнирно связанные предплечье и!

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3597713/25-08 (22) 26.05.83 (46) 07.01.85. Бюл. № 1 (72) В. И. Адамов, В. П. Изюмский и В. Е. Алимочкина (71) Опытно-конструкторское бюро шлифовальных станков и Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (53) 62-229.72 (088.8) плечо в виде шарнирного параллелограмма, две параллельные тяги которого шарнирно связаны с основанием, уравновешивающее средство, гибкий элемент, один конец которого связан с предплечьем, а другой— с уравновешивающим средством, и три направляющих ролика для гибкого элемента, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, она снабжена (-образным кронштейном, жестко связанным с рычагом параллелограмма, примыкающим к предплечью, а два направляющих ролика расположены на концах кронштейна так, что огибающий их гибкий элемент проходит через ось шарнирной связи предплечья с плечом, при этом третий направляющий ролик расположен на основании.

1133085

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботах и манипуляторах.

Известна рука манипулятора, содержащая основание, подвижную опору, шарнирно сочлененные звенья плеча и предплечья с прииводом, поворота этих звеньев и пружинные разгрузочные устройства плеча и предплечья, которые оснащены опорными роликами и гибкими элементами, проходящими через них. Пружины этих устройств одним концом соединены с подвижной опорой, а другим — с гибким элементом, причем один гибкий элемент соединен с плечом; а другой через кривошип, установленный на оси поворота плеча, связан с предплечьем через механическую передачу, которая выполнена в виде системы цилиндрических колес и перекрестной гибкой передачи. В этом устройстве для повышения точности уравновешивания элементов конст рукции на кривошипе и плече установлены дополнительные ролики, охватываемые гибкими элементами, ветви которых соединены с пружинами (1).

Недостатками данного устройства являются наличие двух уравновешивающих средств, а соответственно и двух устройств для уравновешивания плеча и предплечья, передача силы уравновешивающего средства и управляющего воздействия на предплечье через гибкую связь, что приводит при учете податливости связи к увеличению рассогласования между положениями предплечья и вала его привода, сила уравновешивающего средства плеча приложена вблизи оси поворота плеча и не компенсирует его изгибные деформации, обусловленные силами тяжести.

Наиболее близкой к изобретению является рука манипулятора, содержащая шарнирно связанные предплечье и плечо в виде шарнирного параллелограмма, две параллельные тяги которого шарнирно связаны с основанием, уравновешивающее средство, гибкий элемент, один конец которого связан с предплечьем, а второй с уравновешивающим средством, и три направляющих ролика для гибкого элемента (2).

Однако известное устройство уравновешивает только предплечье и не уравновешивает плечо, так как в любом положении системы момент уравновешивающей силы уравновешивающего средства относительно оси плеча компенсирует только момент от реакции тяги относительно плеча и момент уравновешиваемой силы предплечья относительно оси предплечья, что вытекает из последовательного рассмотрения условий равновесия систем предплечье — рычаг и плечо-предплечье-рычаг.

30, 35

Цель изобретения — повышение точности позиционирования за счет более полной уравновешенности плеча и предплечья.

Поставленная цель достигается тем, что рука манипулятора, содержащая шарнирно связанные предплечье и плечо в виде шарнирного параллелограмма, две параллельные тяги которого шарнирно связаны с основанием, уравновешивающее средство„ гибкий элемент, один конец которого связан с предплечьем, а другой — с уравновешивающим средством, и три направляющих ролика для гибкого элемента, снабжена Ч -образным кронштейном, жестко связанным с рычагом шарнирного параллелограмма, примыкающим к предплечью, а два направляющих ролика расположены на концах кронштейна так, что огибающий их гибкий элемент проходит через ось шарнирной связи предплечья с плечом, при этом третий направляющий ролик расположен на основании.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 — схема сил, приложенных к руке манипулятора.

Рука манипулятора (фиг. 1) имеет шарнирно связанные предплечье 1 и плечо, выполненное в виде шарнирного параллелограмма ABCD, две параллельные тяги 2 и 3 которого шарнирно связаны с основанием 4 и рычагом 5, с которым жестко соединен V-образный кронштейн, 6, уравновешивающее средство 7, гибкий элемент 8, один конец которого связан с предплечьем

1, а второй — с уравновешивающим средством 7, и три направляющих ролика 9-11.

Ролик 9 может вращаться вокруг оси Е, неподвижной в системе стойки параллелограмма, а оси роликов 10 и 11 расположены на 9-образном кронштейне 6. Гибкий элемент 8 переброшен через ролики 9-11 (фиг. 1), причем ролик 11 расположен так, что гибкий элемент, огибающий его поверхность, проходит через точку В, являющуюся осью шарнирной связи плеча с предплечьем 1.

Уравновешивающее средство 7 действует на конец гибкого элемента 8, создавая его натяжение с силой Р.

Силами, подлежащими уравновешиванию, являются силы G, Gz, G, Gs н пара сил с моментом М, где Q — вес предплечья 1 и схвата; соответственно веса звеньев

2,3 и 5;

И вЂ” момент от сил тяжести схвата (не показан) относительно оси Н его поворота по отношению к предплечью. Этот момент постоянный, в частности, он может быть равным нулю. Он постоянен в случае, если движение схвата поступательно. Силы

Gq, G>, G, Gq (фиг. 2) приложены в соответствующих центрах Sr, S, S>, и Sq тяжести, причем точка S представлена как центр

1133085 откуда

%us. 2

Составитель С. Новик

Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 1050 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений н открытий! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Пушненкова

Заказ 9557/! 4 масс предплечья 1 и схвата в предположении, что масса схвата сосредоточена в точке Н.

Из уравнения равновесия предплечья 1:

Ph,=, M+ Ms(G>), (1) где h, — плечо силы P относительно точки

В, а момент Mg(G,) от силы G относительно точки В определяется:

Мб (Ж-= G .155, сов 4,. где 4 — длина отрезка BSi % — угол, задающий положение предплечья 1. 10

Из (1) следует, что

h =a +B< cosYq., (2)

Здесь а = — —, Ъ =G 1вз /Р.

Из уравнения, равновесия предплечья

1 и рычага 5 имеем:

Мв(б ) +M=R ° hn+ R ° Ьс - б5 h5 О) в Г где R u R — нормальная и тангенциальная составляющие реакции, приложенной к рычагу 5 со стороны тяги 3, а Ьв, h0, h -ii с соответственно плечи сил R, К Gg, относи гельно точки В. В уравнение сила Р не входит, так как она проходит через точку

В и момента не создает.

Рассматривая равновесие системы, состоящей из предплечья 1, тяги 2 и рычага 5

25 (фиг. 2), получим и

РЬз=Мв((Ьг) +М-R h„-R Ьг - Gy hy+

+R 1да+ (Gg + б5) 1дв.cos д +6» 1Аэх cos6 где » — угол, задающий положение тяги 2, 30

1та — плечо силы P относительно точки А;

Ьв,,4ъ — длины отрезков АВ и AS .

Принимая во внимание, что l g— = l, R = С,, Ев ов ЧЦЕс, 4 где (.вс и 1со — длины отрезков 03 и (0, а также уравнение (3), имеем

%з = вх. сosтх,, .де Ь,= (О,1„, + (G,+G,) 1„+а,1„,1/,.

Из приведенных выражений следует, что натяжение гибкого элемента при выполнении условий (2) и (6) обеспечивает равновесие плеча и предплечья 1, причем тот факт, что Ьа,не зависит от углами<„,обусловлен тем, что влияние угла f<„,на момент силы б компенсируется реакцией R тяги и тем, что гибкий элемент проходит через точку В. Для изменения плеч ha,н Ьх,по законам, близким к заданным (2) и (6), установлены ролики

9 и 10 (фиг. 1) радиусов г н ft соответственно. Положение оси Е ролика 9 задается отрезком 1а, равным расстоянию между точками А и Е, и углом, dв,между вертикалью и этим отрезком; аналогично положение оси

F ролика 10 определяется отрезком 1, равным расстоянию между точками В и F и углом сс,. Параметры роликов г;, l;,<;(i =1,2) находятся из условия обеспечения наибольшей точности уравновешивания в заданных диапазонах изменения углов Р, Pz. Радиус ролика 11 и положение его оси в системе рычага 5 выбираются лишь из условия прохождения гибкого элемента через точку В.

Предложенное устройство может быть использовано в промышленных роботах и манипуляторах различной грузоподъемности и обеспечивает снижение потребляемой мощности и повышение долговечности привода, а также снижение металлоемкости конструкции.