Механическая рука манипулятора

Механическая рука манипулятора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности. Целью изобретения является повь:- шение точности позиционирования за счет компенсации деформации изгиба и кручения . Это достигается тем, что промежуточный элемент 13 связывает корпус 3 захватного устройства 4 с дополнительными уравновешивающими тягами 9 и 10. Промежуточный элемент 13 может быть выполнен в виде поступательной пары или враш,ательной пары, что позволяет исключить продольное сжатие стержня 1 и появление бокового изгиба, вызванного действием отличаюш,ихся друг от друга уравновешивающих сил Р и Р2, создаваемых приводами компенсации 11 и 12 на основных уравновешивающих тягах 7 и 8. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„3440710

А1 (ц 4 В 25 J 18 00, 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ ось

4ь

Ю

Н

СР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4156197/25-08 (22) 02.12.86 (46) 30.11.88. Бюл. № 44 (71) Тольяттинский политехнический институт и Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72) И. Я. Соколов и А. В. Шипилов (53) 62-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1400881, кл. В 25 J 18/00, 1986. (54) МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности. Целью изобретения является повышение точности позиционирования за счет компенсации деформации изгиба и кручения. Это достигается тем, что промежуточный элемент 13 связывает корпус 3 захватного устройства 4 с дополнительными уравновешивающими тягами 9 и 10. Промежуточный элемент 13 может быть выполнен в виде поступательной пары или вращательной пары, что позволяет исключить продольное сжатие стержня 1 и появление бокового изгиба, вызванного действием отличающихся друг от друга уравновешивающих сил Р1 и Р2, создаваемых приводами компенсации 11 и 12 на основных уравновешивающих тягах 7 и 8. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1440710 где A=) о, В= — J"Ð фо, r.

J и)кр— о и чо—

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности и для повышения точности позиционирования действующих промышленных роботов.

Цель изобретения — снижение энергозатрат механической руки за счет уменьшения приводов.

На фиг. 1 изображена механическая рука манипулятора с устройством для компенсации ее упругих деформаций, использующим поступательные пары в местах соединения дополнительных тяг со свободным концом механической руки манипулятора; на фиг. 2 — схема сил, действующих на механическую ру.ку, изображенную на фиг. 1; на фиг. 3 — механическая рука манипулятора с устройством для компенсации ее упругих деформаций, использующим вращательную пару в качестве промежуточного элемента между дополнительными уравновешивающими тягами и свободным концом механической руки; на фиг. 4 — схема сил, действующих на механическую руку, изображенную на фиг. 3.

Механическая рука манипулятора состоит из стержня 1, имеющего на одном конце опорный фланец 2, связанный с корпусом манипулятора (не показан), а другой его конец жестко связан с корпусом 3 захватного устройства 4, средств 5 и 6 измерения деформаций и устройства компенсации упругих деформаций.

Средства 5 и 6 измерения деформаций, служащие соответственно для изменения деформаций прогиба и угла закручивания, выполнены, например, в виде тензометрических датчиков.

Устройство компенсации упругих деформаций включает основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 уравновешивающие тяги, приводы 11 и 12 компенсации, например гидроцилиндры, шарнирно установленные на опопном фланце 2 стержня 1, и систему управления, обеспечивающую выработку уравновешивающих сил Pi u Pq на основных уравновешивающих тягах 7 и 8.

Основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 уравновешивающие тяги установлены по разные стороны от продольной оси стержня, причем основные уравновешивающие тяги 7 и 8 расположены под дополнительными уравновешивающими тягами 9 и 10 под углом а к последним, а дополнительные уравновешивающие тяги 9 и 10 размещены в одной плоскости с продольной осью стержня 1 и параллельны одна другой. Причем один из копцов каждой из основных уравновешивающих тяг 8 и 7 жестко связан с выходным элементом (штоком) соответствующего привода 11 и 12 компенсации, а другой конец этих тяг шарнирно связан с соответствующей дополнительной уравновешивающей тягой 9 и 10. Последние одним

55 концом шарнирно связаны с опорным фланцем 2, а другой конец этих тяг связан с корпусом 3 захватного устройства 4 посредством промежуточного элемента 13. При этом точки крепления дополнительных уравновешивающих тяг 9 и 10 с промежуточным элементом 13 расположены симметрично продольной оси стержня 1.

Промежуточный элемент 13 может быть выполнен как в виде поступательной пары (фиг. 1), так и в виде вращательной пары (фиг. 3). Поступательная пара обеспечивает подвижность дополнительных уравновешивающих тяг 9 и 10 в направлении, параллельном продольной оси стержня 1.

Вращательная пара выполнена в виде рамки, установленной в опорах с возможностью ее поворота вокруг оси, располженной в вертикальной плоскости перпендикулярно продольной оси механической руки. В этом случае дополнительные уравновешивающие тяги

9 и 10 могут быть выполнены гибкими.

Средства 5 и 6 измерения деформаций подключены на вход системы управления, состоящей из счетно-решающего блока 14, одна пара выходов которого связана с усилителями 15 и 16, а другая — с гидрораспределителями 17 и 18. На электрические выходы усилителей 15 и 16 подключены электрогидравлические преобразователи 19 и 20, гидравлические входы которых соединены с баком 21 для рабочей жидкости, а гидравлические выходы связаны через гидрораспределители 17 и 18 с приводами 11 и 12 компенсации.

Средства 5 и 6 измерения деформаций закрепляют на механической руке, находящейся в состоянии деформации от собственного веса. Это положение считается нулевым или исходным. При этом усилия натяжения всех тяг равны нулю.

В данном случае используют, например, систему управления с обратной связью по деформации механической руки манипулятора. Ее задачей является сведение к нулю измеряемых деформаций руки манипулятора путем выработки уравновешивающих сил Р и Рр на уравновешивающих тягах жесткость стержня на изгиб и кручение соответственно, прогиб и угол закручивания корпуса захватного устройства без компенсации, вызванные весом переносимого изделия; расстояние от точки приложения уравновешивающей силы

Р„+P2 до продольнои осН стержня.

1440710

25

Формула изобретения

50

Закон изменения уравновешивающих сил на выходе систем управления в зависимости от измеряемых деформаций Z и ср определяется передаточными функциями у (р) 4Я у (р) В(8

Z(P) V(P) где A(P), B(P), Z(P) и cp(P) — изображения по Лапласу соответствующих величин.

Например, для пропорционального закона управления Wi(P)=Xi, Ф (Р)=К2 закон изменения уравновешивающих сил принимает вид

Pl 2=, . (KiZ+.К2ф) °

f т 2 ° япи

Необходимо отметить, что система управления с пропорциональным законом управления не обеспечивает полной компенсации деформации. Остаточные деформации

Z и ср тем меньше, чем больше Ki и К2. Этого недостатка лишен, например, пропорционально-интегральный регулятор с передаточными функциями

Wi(P)=Kl )+ —, Ф2(Р)= — К2)+

Механическая рука манипулятора работает следующим образом.

При переносе изделия, у которого центр тяжести не лежит на продольной оси механической руки, происходит прогиб и закручивание стержня !. Средства 5 и 6 измерения деформации выдают сигналы счетнорешающему блоку 14, зависящие соответственно от величин прогиба Z и угла (p закручивания свободного конца стержня. Счетнорешающий блок 14 подает на входы усилителей 15 и 16 соответствующие сигналы управления компенсацией упругих деформаций. После усиления сигналы управления поступают на электрогидравлические преобразователи 19 и 20, на выходе которых создаются давления Р и Р. рабочей жидкости, пропорциональные входным токам Il и 1.

Рабочая жидкость, проходя через гидрораспределители 17 и 18, поступает к приводам 11 и 12 компенсации, которые обеспечивают усилия Р, и Р на основных уравновешивающих тягах 7 и 8.

Равнодействуюшая перпендикулярных к продольной оси стержня 1 составляющих

Plz и P2z уравновешивающих сил Р, и Р2 изгибает механическую руку в направлении, противоположном прогибу, вызванному весом Р„переносимого изделия. Момент этих составляющих относительно продольной оси механической руки закручивает руку в направлении, противоположном закручиванию, вызванному весом переносимого изделия.

Тем самым механическая рука приводится к исходному состоянию. Составляющие Р у и Р2ч уравновешивающих сил Pl и Р2 не вызывают бокового изгиба и продольного сжатия руки робота благодаря поступательным парам (фиг. 1), обеспечивающим подвижность дополнительных уравновешивающих тяг 9 и 10, в направлении, параллельном продольной оси стержня, или же благодаря выполнению промежуточного элемента 13 в виде рамки (фиг. 3) с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, перпендикулярной к продольной механической оси руки.

В случае, когда центр тяжести переносимого изделия лежит на продольной оси стержня, угол закручивания ч. равен нулю, а силы Р и Р=(1/2-si:na) j< Z.

При переносе изделий, центр тяжести которых располагается на значительном расстоянии от продольной оси стержня, необходимо управлять направлением действия уравновешиваюших сил Р и P.. При этом одна уравновешиваюгцая тяга работает на сжатие, а другая — на растяжение. Этой цели служат гидрораспределители 17 и 18. управляющие сигналы на которые поступают от счетно-решающего блока 14. В зависимости от требуемого направления действия уравновешивающих сил Р, и Pg гидрораспределители 17 и 18 подают рабочую жидкость в нужную полость гидроцилиндров приводов 11 и 12 компенсации.

1. Механическая рука манипулятора, содержащая стержень, имеющий на одном конце опорный фланец, з другой конец его жестко связан с корпусом захватног. устройства, устройство компенсации упругих деформаций, включающее основные и дополнительные уравновешиьакпцие тяги. установленные вдоль продольной оси стержня по разные стороны от последнек. а дополнительные уравновешивающие тяги расположены под углом к основным уравновешивающим тягам и размещены в одной плоскости с продольной осью стержня параллельно одна другой, приводы компенсации, шарнирно закрепленные на опорном фланце, и их выходные элементы жестко связаны с одними концами основных уравновешиваюгцих тяг. при этом другие концы этих тяг шарнирно связаны с дополнительными уравновешивающими тягами, отличаюшаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат за счет уменьшения приводов, она снабжена промежуточным элементом, связанным с корпусом захватного устройства и одними концами дополнительных уравновешивающих тяг, а другие концы этих тяг шарнирно закреплены на опорном фланце.

2. Рука манипулятора по п. 1, отличаюи,аяся тем, что промежуточный элемент выполнен в виде поступательной пары.

3. Рука манипулятора по и. 1, отличаюи1аяся тем, что промежуточный элемент выполнен в виде вращательной пары.

4. Рука манипулятора по п. 3, отличаюи!аяся тем, что дополнительные уравновешивающие тяги выполнены гибкими.

1440710

Составитель А. Ширяева

Редактор И. Касарда Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 6021/18 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4