Тактильный сенсор промышленного робота

Тактильный сенсор промышленного робота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И.зобретеиие относится к робототе.хнике, а и.менно к устройства.м для очувствления за.чватов и корпусов нро.мьпиленны.х роботов. Целью изобретения является расншрение функниональны.х возможностей устройства за счет повышения его селективности по отно1иению к месту приложения усилий и |ридания тре.хмерной чувствительности . Для этого устройство, состоящее из листового упругого элемента, в котором выпо.шены .замкнутые полости, заполненные жидкостью, токопроводящеи пластины, установленной на упругом элементе, и тензорезисторны.х датчиков, расположенных в отверстиях упругого элемента и разделенных замкнутыми перегородками, также заполненными жидкостью,, снабжено дополнительным листовым упругим элементом, расположенным поверх токопроводяшей пластины, тензорезисторные датчики выполнены сегментны.ми со взаимной изоляцией сегментов, а внутри каждого датчика расположен дополнительный датчик, также состоящий из взаимно изолированных тов, причем оба датчика взаимно изолированы . Внутри дополнительного датчика установлен перемещающийся электрический контакт в виде стержня, верхняя часть которого соединена с дополнительным упругим элементом, который имеет точечное крепление над центрами замкнуты.х полостей основного упругого элемента. 9 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l) 4 В 25 .I 15) 00. )9;02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 3

CO

CO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61 ) 1074711 (21 ) 4068275 25-08 (22) 16.05.86 (46) 07.02.88. Бк)л. JA 5 (72) А. 3. (11варцман (53) 621-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

No 10747 1 1, кл. В 25 J 15/00, 1984. (54) ТАКТИЛЬНЫЙ СЕНСОР ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА (57) Изобретение относится к робототехнике, а именно к устройствам для очувствления захватов и корпусов»ромышленных роботов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет повышения его селективности»о отношению к месту приложения усилий и»ридания трехмерной чувствительн(гсти., 1ля этого устройство. состоящее из листового хпрхгого элемента, в котором вы»олнены замкнутые полости, заполненные

„„SU„„1371902 A 2 жидкостью, токопроводящей пластины, установленной на у»ругом элементе, и тензорезисторных датчиков, расположенных в отверстиях упругого элемента и разделенных замкнутыми»ерегородками, также за»олненными жидкостью,, снабжено дополн ител ьным л истовым у»ру гH vl элем ентом, расположенным поверх токопроводящей

»ластины, тензорезисторные датчики выполнены сегментными со вза им ной изоляцией сегментов, а внутри каждого датчика расположен дополнительный датчик, также сосT()Hll(HH из взаимно изолированных сегменT()B, причем оба датчика взаимно изолированы. Внутри дополнительного датчика установлен перемещающийся электрический контакт в виде стержня, верхняя часть которого соединена с дополнительным упругим элементом, который имеет точечное крепление над центрами замкнутых полостей ос»овного упругого элемента. 9 ил.

1371902

1!зобретение относится к робототехнике, d именно к устройствам для очувствления з»хв»тов и корпусов промышленных робоТоН, и является усовершенствованием извести<но лстроиства нo авт. св. (х 1074111.

Цель изобретения — расширение функцион»льных возможностей тактильного сеHсора з» сч T нс>вышения селектив(и)с (и I o цов«рхш>сти по oTkkoi(I«(i!(to к мссту нриложсния у«илий, и т»кже нридания сс нсop)

10 тРС";Ы PHOkt ЧУВСтннтсЛЬНОСтн.

11» фи!. 1 изобр»ж< н» нов«рх(п>сть так(и,if>Hoiо с«нсора, обший ви.; на фиг. 2 с«чс ни«Л-Л на фиг. 1; н» фиг., 3 сечени«1)-13 Il;1 фиг. I; 1(iI фиг. 4 Io же, нри . 1<истHèè нd! рлзкH E H 1 фиг. ) с >с з 1 15

Hil <(>It I . > I Ko1I<"I p<, Ki(HH T(HÇop(31I«T(>j) ffo! о д;I I ÷èê»); Н<3 ??????. (> р;>зр«з В-В и» фи(. 5; и» фиl. ««÷ Hие Г-Г и» фиг. 1; Hd <р(!г.

<>(<.(. i< I(H«,Ä-Д H

Гiihi ильный с«нсор <ч>стоит из тс нзоре20 зисторных I «илоизыс ри1«льных),(»гчиков

1 .), 1»кр«(ië«Híf i H огверстия. лисToBoго э, ц ы«н f;1 1() и 3 sif»с ги Iíого м»г«риiiiла, и;Н!рил!Ср РЕЗИНЫ. В э,(СЫ«итЕ 10 СОд«р+»тс» л<)сти (минирез«рнуары) 25

11 1-1..<(н!Ог!Н«нны«жидкостьк>, !шпример т р;(нсфорл(;>торныы ы»слс>м. М«ждх с обой

IIo.io«! и 11 14 р»з.l<. .ц ны переk орс>яками

1, ) 1 «ãè, i;lilo.!нснныс гой ih< жидко« I l>fo. (.T< нки II< рс оро. ток и эл«ы«нт 10

K<»I«i(>(, KTktk3i«> iip< дст»нляк>т собой с>дно це,1<)< (<)рцы н«р«г<>ро t<)h 15 19 Ko»т»кгирун» < .ш«ик»ми 1 .), н»прим p нол<>сти

II(.рс!()po,l<)h 1(> и 18 конг»кгируK)T с д»тчил;(ми 2,,) и (< (фи(. ) 11ол<>сти 11 14 T;ihкс к<>нт;>кгир) K)I ;1<31 3èê(!ми. Н» фиг. 2

И<)к(1<;lit<> > онг,thãktj)<>13;i!!It< Иолост«Й 12 It 14 с,,<» (ик;)ми 3,:> и,,;1 ii;1 фиг. 8 it !) конI IIh III (>oI3 Ii!11<. iio, i!)< I «It 11 ) 4 с Iii I

13о вс«:,(л ч;!Их н<>л > I и к<иглiih гирх к>! с д»1

-).I< I<1!Ii! 1(), и;11(рил> р, 11<>л(>сти 12 и 1-(hOH1<3h1ир) к>г с д»г Ilthii !It 5 и 7 чср«1 тонкkk(< I< Hhkl 20 и "I (III >). !1»рiihH»31 и<и рi и<> ь элс ыс !!i 1() нокрьп,3 гибки ы гoKollpo

H() (я!циы м;(г«ри»л<>ы н виде нл»с (ины 22, II ()kt h. I<. «» HOI1 h г!с л(ситl 1(), kkct I! I)kl Xt < j), из берил.lit< во-<)poH:п>нои фольги, иы«кицей

I1р<>чIIûII э.l«h гричс ский hoíãdhã < д;1 гчик»ыи 1

О! lip()1»13oll(>г!о,+,нои сторс>ны,ш I Iklhot3

С.(<. .I.I»I,I <)1 1< .II>tlf>I(Hi>IBO Ii>! <. IIO (Oiil i><() IipO- 50

H().1HIth!)H, !П>ДКЛК> I;I<ЫЫХ В ИЗМ< Ри I<. Ih»o( > С I P<>ИСTHO <. H< Т(!l < II>>»ВЛ(. НИH P()<)()T<1, IT() ш«I (п> (ыож>п>сTI> 3(!л>с р>! !1 у«илие if < к;(жп>ы <>т ц льном х ч;!сTh<. сснсор;1 (H<. lioK

I loft< 1); !i>I lс!It li!>I ) ) Р((зы«н(»«тси лоIio,if!è !<х!ьныи ли l()H()it эл«м«нт 2,3, и»,!риы«р. и 3 рс стично! о ы,>терна Tа с жесткостью меньшей, чем л листа 10. Элемент 23 подвижен относительно верхней поверхности пластины 22, но жестко закреплен в точках 24 к пластине 22 над центрами полостей 11 --14. При работе сенсор устанавливается Hd очувствляемой нoверхности 25.

Конструкция датчиков 1 9 подробно изображена на фи!. 5 и 6. Осно!3(!ой датчик состоит из сегментов 26, расположенны х т»к, что они контактируют с перегородками

ИОЛОСТ(>И С ЖИДКОСТЬК), > IIOÌßÍ> TH!X Ран«Е. (.«гы«нты 26 раз;1«.!«ны диэлектрическими нр<>кладками 27.;),оно«(нительный датчик с<>стоит из сегментов 2<3, так ке разделенны. нрокл»яками 29. Об» д»тчик» между собой р»зделены цилин IpH !еской прокладкой 30.

Вс«нрокладки диэл«к(рические и ооладают з !(а ч и тел ьно большей кесткостью но отнош«нию к матери»лу (атчика и эластичных дет;(л«й сен op». В центре второго датчика вы нол н«но о TH«рс T H(., в котором с вобо..(но (еремешается ы«т»ллич«ский контакт 31 в ви (с стержня, им«кицс го электрический конт»кт с <. (Н(рик»с»к)щил<ися новерхн<>стяыи с«гыентов 2)3. Кои i»KI 31 в вер ней части снабжен контактной iiëoùdäêoé 32, имеющей электрический контакт с пластиной 22, контактом 31 и верхними торцами сегментов

26 первого датчика, на которые опирается плошадка 32 своей нижней поверхностью.

Верхней поверхностью площадка 32 скреплен» с элементом. От всех сегментов датчиков вынолняк>тся отдельные выводы с гп>мошью проводников, Iioäêëê>÷а«ыых к измерительiloмл усTpoH(òHó сист«мы унравл«ния роботол(Hëè к управляк>шеи ЭВМ.

I d hTH.!ьный сс нс ор работ;1<1 «ii(,(л tot((HN1

<>F) р»зоы.

1(ри нрилс)ж«нии лсилия ы iK (д»тчик;)ыи 1 9 н«рн«н;(иклг!ярно !И>вер. ш>сти с«нсoi)ii, нанрим p Р< h Ilo.k()«Tki 14, o»o H(. р<,1»с тся жидкости..>» (п>. и я нице и п>л ость

14, K<)Top»H мгнс>вен(и> н«р«да«т д»вл«нис на д;(I чики 4, 5, 7 и << H. рс з «T«I!Kè 20 и 21.

I1pè этом соотв«тс!нукицие ) си,!ия прил»I IK>òся к се(с>с нт»ы >(), нри,l< !»к>!циы к ст tlк (л((I и 21 и им;!!шлогичныы. (.III H»лы >i è сс м«н гс>в, flpo(lopllll()H»льны«л сиг(ик> Р, .

o<)o <н»ч»!От ыесго нриложения и инт«нсинносгь ирис!Ожснно(о )«илия Р<. I . ли к (lol3< рхносl è сенс()1);! бу.с\ 11(>èii(>ih«II<) i«è.ikt<

l II() 1 л глоы h IIH13< лсилис р;!скг!(1.!ыв(3«1«я (! i ик I>i! нос <силн«1 < .(с!!ст(>у< на,штчики т;thih<, к»к и oil!i<"IHн о (. >« и . 1 и с. I <, <> I o p k i 3 о 11 1 f«T«>I (3 >,!«м«н г«2,3, н»нрим«р, ы i+дл д;(гчик;>ми 3 и 5, р;(стяги13»« I эго г э1«ы IIT, <ч о .ц йст>ип H (и>.lt>lil(. тс !(с ни ск» 3>kfÄi< и 11;1 уч»сгкс элс ы< н г,i

p»< II(). I(>т « llл(. HH Я Х I;)<. T()h сл! < kikt и(1< гс и (,Ц (1)(>Р (. I

1371(I(I2

Форм!(.га и )o<>p(. T(н<г>г,э ся) и передает свое усилие на Ilëîù3.<ку

32 контакта 31, который смегцается от нредыдущеп> нейтрально! о положения и передает усилис на соответствующий сегмент

28 второго датчика, который изменяет свое электрическое сопротивление, регистрирусмое измерительным устройством робота.

При приложении усилия Рз непосредственно к датчику, например, к датчику 5, перпендикулярно к новеркности сенсора, это усилие через площадку 32 воздействует на торцы сегментов 26 первого датчика, сопротивление которык изменяется и место приложения усилия Р, локализуется измерительным устройством. В случае приложения к датчику усилия Р нод углом к новсркности сенсора, то это усилие раскладывается на две составляющие — вертикальную Р„ и горизонтальную Р, которые действл ют на датчик также, как описанные ранее: составлякнцая Р„действует также, как Р, а Р KBK Р, приложенное непосредственно к нло<цадке 32.

В случае приложения усилия к Iiepel<>родке, например Р, оно, деформируя нерегородку 18, передает давление н3 жидкость (фи !. 4 ), заполняю !цую внутренний с>б ьел1 пере><>родки и через торцовые стенки перегородки -- H3 соответствующие сегменты

26 датчиков 5 и 8. 1Iри этом за счст де<1>с>рмации перегородки незначительная часть давления передается в полости 13 и 14, контактирующие с .!атчиками 4 9, однако сигналы от этик датчиков крайне незначительны и лостяк в силу своей небольшой вел ичи ны и упругости материала сенсора, а <>сновной сигнал наибольшей величины будет от датчиков 5 и 8, контактируloIILHx с перегородкой 18, к которой приложено усилие Р,, что и необло симо для четкой работы сенсора.

B сснсс)рс еп> жсстлос гь !гс и>в!ц и! 01 наличия перегородок, 1 lh hcih жс < I к<>сть сенсорного с;108 сн)рс.цляс гся H(к<сl KOстью эластич ноп> ч;)тс р и;) л;1, и ы ггOpf) I

5 изготовлен сен op, 3 I loll lo(гьlo II I, lip<

ГОСТ ЬК> Ж И;(КОС1 И, 0 l< P iKII III< НС и и 1, тык нолостHx 1I — 14 в элементе I(), llpH этом плотность и упругость жидк<>сти значите,)ьНо выше плотности и у и ру гост и 3.130 TH>I«юго материала.

Во всех случаяк передача усилия От )к>лостей и перегородок происxo;IHT за с !с T деформ ации ртеHOh, нс носp(. дсз веннс> koHтактируюц<ил с датчиками Б ироцсссе pllботы сенсор не теря T чувствит«лшюсти при

15 любом усилии, носко>!ькл жи !ho< ть, используемая в работе. несжичасча и ири лкюой величине усилия иерсда<т сп> на датчики.

Тактильный сенсс>р нромын!леH!«>!.o робота ио авт. сB.,XI>> 1074711, от.ггг>гин>гиии(>г

Т(Ч, ЧТО, (. I I CX>I ЬК) Р3 С III И P(. НИ Я ф X Н КЦИ ОH3,1Ь

HI>lx возможнс>стей, он снаб кен .Iolloëни г(,л ьныч листовым упру гич лемент<>м, раса)оло2 женныч иов px токои ровс>дHlll< и Ilластины и нрикрс нлс>нныл1 K этои Il, 1ас"! инс в то Ih3x, ссютветствуK)lllHx центрам замкну тык полостей основнс>го упругого элсмснт;1, внутри каж,lo! о из тензорезисторныл:г(1 г IHhoB лс30 тано вле и изолирова нный 0Т H(и> доиол нит<лгьный тензорезистс>рный да> «ик, внутри

K(>TopoI 0 p 1(. ИО. loih< и с возмОжнос Гьк) Ос(:.ВОГО !I(P(>Ч< .1!IС НИ Я TOK()IIPOЬЧ>;дни ч KHHlloxl;loиолнительночу л)гстовс му унруп>чу >леч«нтл и электрически связа нныи TOKollpoB0;IH ill Eé ила сти ной и тс нзс>рези стор ни м гатшкс>м, в кс>тором (>H установлс и, IIpH этс>м ка кдый из 0лнителгн)1. тензорсзисторны. датчиков Bl>llloëií и и ниде изо,!иpOванHI>lx друг 0Т друi i сс гчк нтс>в

0

2У 2 2

27

Я

Z7

Я Л б

ЩУГ 6

1З <111

/ — i" 1д з л ) 71

17 ((1 л7,:7

t. ("

IlIlllllfllf I, ) i.,(;, ti i . « i »,;() ii ril ii itt )(((,(( I 5t ) .. 1.it ((.i, (t I ..; .,;t ),i(,!, (,,((;: <(((,, () (1) ); ;),;(,,) ((< II(i .iii.:)t, Ю 4

l,t ê t i,, i I f)i(i (),t)t(,i

"() (;< i,ti(t I t I (1) 11 It

I

Ill,t л 1(). I Iri ((iit< iiii<