Манипулятор

Манипулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

а,р

ЭЭ есееемал <Å-òÅ м, н и м ьСтееЕ БЛ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>768630

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.07.78 (21) 2639785/25-08 (51)М.Кл з В 25 J 1 02 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-229.72 (088.8) (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 10.11.80 (72) Автор кзабретвния. А. Б. Кикин (71) Заявитель Ленинградский институт точной механики и оптики (54) МАНИПУЛЯТОР Изобретение относится к пространственным стержневым механизмам, в частности к мани:пуляворам.

Известен манипулятор, имеющий аснование и рабочий орган, ыарнирно связанные телескопическими стержнями, соединенными между собой пространственными па раллелограммами (11.

Конструиция этого манипулятора является сложной: рабочий орган связан с основанием большим числом стержней и шарниров, имеются поступательные пары — телескопические стержни. Кинематическая схема манипулятора лредставляет механизм с высоким числом избыточных связей, т. е. механизм, чувствительный к погрешностям изготовления и сборки.

Целью изобретения — упрощение конструкции при одновременном обеспечении заданного пространственного движения рабочего органа относительно основания.

Для достижения этого, шарниры выполнены;двойными со скрещивающимися осями вращения, причем упомянутые оси по крайней мере одной из кинематических .цепей смещены в пространстве относительно осей других кинематичеоких цепей, причем скрещивающиеся оси вращения в двойных шарнирах образуют прямой угол.

Оси одноименных шарниров различных кинематических цепей в основании и у рабочего органа соответственно образуют прямой угол, а соединение основания и рабочего органа выполнено тремя кинематическими цепями, !элементы которых имеют ра вную длину, причем расположение и ориентация осей вращения шарниров в основании и в,рабочем органе одинаковы. Кроме того, оси вращения двойных шарниров, связывающих две кинематические цепи с основанием или с рабочим органом, совпадают, причем двойные шарниры основания или,рабочего органа объедий иены в один общий узел, выполненный как единый вал, а оси вращения в двойных шарнирах выполнены пересекающимися.

На фиг. 1 показан манипулятор с двумя кинематическими цепями, рабочий орган

20 которого выполняет зйданное пространственное движение; на фиг. 2 — некоторые возможные положения рабочего органа относительно основания для этого манипулятора (связывающие кинем атические цепи

25 условно не показаны); на фиг. 3 — схема манипулятора с тремя кинематичеокими цепями .равной длины, рабочий орган, которого сохр аняет неизменную ориентацию в пространстве; на фиг. 4 — общий вид манилулятора с тремя кинематическими цепя76863О

25 зо

45

55

1 ми, две из которых имеют общие шарниры; на фиг. 5 — последовательное соединение двух модулей (манипуляторов), образующих манипулятор, перемещающий рабочий

opiraн по трем координатам с сохранением его постоянной ориентации.

Манипулятор (см. фиг. 1) имеет основание 1, соединенное стержнями 2 и 8 с рабочим органом 4. Стержни 8 и 2 соединены с основанием 1 двойными шарнирами 5 и б, а с рабочим органом 4 — двойными шарнирами 7 и 8 соответственно. Стержень 2 с двойными шарнирами б и 8 является первой, а стержень 8 с двойными шарнирами

5 и 7 — второй кинематическими цепями.

Рабочий орган оснащен схватом 9. Привод манипулятора осуществляется, например, с помощью управления вращением по двум осям .в двойном .шарнире 5.

Манипулятор работает следующим образом.

При вращении двух управляемых осей двойного шарнира 5 рабочий ор" àí 4 под .воздействием кинематических цепей перемещается в пространстве, занимая положение, определяемое углами поворота осей (управляющими параметрами) в двойном шарнире 5. При этих перемещениях рабочего органа его ориентация в каждой точке пространства является определенной (см. фиг. 2) для конкретного соотношения конструктивных параметров, механизма и зави-. сит от двух текущих управляющих параметров.

Манипулятор, изображенный на фиг. 3, состоит из основания 1 и рабочего органа 4, связанных тремя кинематическими цепями, имеющими одинаковую конфигурацию. Цепи состоят из стержней 10 12 равной дли- ны. Стержни соединены шарнирами с пересекающимися осями вращения с основанием и рабочим органом, и ме1ощими одинаковую форму и размеры. При этом двойные шарниры li8 и 14 являются управляемыми, а остальные двойные, шарниры 15 выполняют, пассивную роль.

Манипулятор, работает следующим об,разом. При вращении управляемых осей двойных шарниров 18 и 14 рабочий орган 4 перемещается в пространстве по двум независимым координатам, оставаясь параллелен сам себе, т. е. сохраняя ориентацию относительно основания 1 постоянной. Манипулятор на фиг. 4 также имеет основание 1 и рабочий орган 4, соединенные стержнями 10 — «12 одина|ковой длины. Причем стержни 11 и 12 соединяются с основанием одним общим шарниром lб, а с,рабочим органам — таким же:шарниром 17.

Шарнир 18 является управляемым. Например, аращение вокруг одной оси (вертикальной),производит червячная передача

19, а вращение вокруг другой оси (горизонтальной) — гидро- или пневмопривод 20.

Манипулятор работает аналогично изображенному на фиг. 3 — при перемещении рабочего органа его ориентация сохраняется.

На фиг. 5 дано последовательное соедипение двух модулей. Каждый модуль представляет собой манипулятор, аналогичный изображенно,му на фиг. 3 или 4. Пе,рвый модуль состоит из,неподвижного основания

21, шарнирно соединенного стержнями 22 с рабочим органом 28, к которому прикреплено основание 24 второго модуля. Основание

24 шарнирно соединено стержнем 25 с рабочим органом 2б, оборудованным схватом 9.

Работает манипулятор, состоящий из двух, модулей, следующим образом. В каждом из,модулей, рабочий . орган перемещается в зависимости .от,двух управляющих параметров, сохраняя постоянную ориентацию относительно основания. Основание 24 второго модуля перемещается вместе с рабочим органом 28 первого, модуля. Таким образом, рабочий орган 2б перемещается в зависимости от четырех управляющих параметров, что позволяет позиционировать схват 9 в трехмерном,просгранстве по трем независимым координатам, сохраняя его ориентацию постоянной.

Предлагаемый манипулятор (см. фиг. 1) может применяться для перемещения из одной точки в другую (или другие) объектов с одновременной их переориентацией по жесткой программе, например, в автоматических линиях.

Манипулятор (ам. фиг. 5) из двух последовательно соединенных модулей, обеспечивающий сохранение ориентации рабочего органа при его перемещениях, имеет дополнительную — четверту ю степень подвижности, что повышает его,маневренность. Такой манипулятор с простой системой управления может быть использован, например, для укладки объектов на стеллажи, штабелирования кирпичей и т. п. Манипулятор обладает повышенной жесткостью, обусловленной наличием параллельных связей между основанием и рабочим органом, образующим ферму. Манипулятор имеет высокие показатели технологичности: большой коэффициент повторяемости деталей (шарниры и стержни), возможность широкой унификации узлов и целых модулей.

Формула изобретения

1. Манипулятор, содержащий основание и рабочий орган, соединенные не менее, чем двумя кинаматическими цепями, выполненньгми в виде стержней,,шарнирно связанных с основанием и с рабочим органом, а также привод, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции при одновременном обеспечив ании заданного пространственного движения рабочего органа

768630 относительно основания,,шарниры выполнены.двойными со скрещивающимися осями вращения, причем упомянутые оси по крайней мере, одной из кинематических цепей смещены в пространстве относительно осей других кинематических,цепей.

2. Манипулятор по,п. 1, о т л и ч а ющий ся тем, что скрещивающиеся оси вращения в двойных шарнирах образуют прямой угол.

3. Манипулятор по п. 2, о т л и ч а юшийся тем, что оси одноименных шарниров различных кюнематичеоких цепей в основании и у рабочего органа соответственно образуют прямой угол.

4. Манипулятор по п. 2, от л и ч а юшийся тем, что соединение основания и рабочего органа выполнено тремя кинематическими цепями, элементы которых имеют равную, длину, причем расположение и ориентация осей вращения шарниров в основании и .в .рабочем органе одинаковы.

5. Манипулятор по п. 4, отличаюшийся тем, что оси вращения двойных шарниров, связывающих две кинематические цепи с основанием, совпадают, причем

6 двойные шарниры основания объединены в один общий узел, выполненный как единый вал.

6. Манипулятор по п. 4, о т л и ч а юшийся тем, что оси вращения двойных

10 шарниров, связывающих две кинематические цепи с рабочлм органом, совпадают, причем двойные шарниры рабочего органа объединены в один общий узел, выполненный как единый вал.

15 7. Манипулятор по пп. 4, 5, о т л и ч а ющийся тем, что оси вращения в двойных шарнирах выполнены пересекающимися.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 524684, кл. В 25 Л 1/Об, 20.О6.75.

768630— Составитель Л. Орлов

Редактор И. Гохфельд Техред И; Пенчко .†. †.Корректор И. Осииовская

Заказ 1223/1256 Изд. № 472 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггнй

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

Тип. арьк. фил. нред. «linear»