Копирующий манипулятор
Иллюстрации
Реферат
(и9О1045
Союз Советских
Социапистическик республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 23.06.80 (21) 2945644/25-08 с присоединением заивки М (23) Приоритет
Опубликовано 30 ° 01.82. Бюллетень J% 4
Дата опубликования описания 30. 01 82 (БФ)М. Кл .
В 25 1 3/00
Гааударственьй квинтет
ССС1 ао аелаи нзабрепннй н вткрытнй (58 ) УД К 62-229. .72(088.8) (72) Авторы изобретения
А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра и Л.И. Тыве
Государственный научно †исследовательск инс ит машиноведения им. акад. A.A. Благонравова (?1) Заявитель (54) КОПИРУЮЩИЙ МАНИПУЛЯТОР
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для усовершенствования механических рук, используемых для выполнения технологических операций в горячих, радиоак, тивных и других зонах, опасных для здоровья оператора.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является копирующий манипулятор, содержащий установленные на основании кинематически подобные задаюшую и исполнительную руки, составленные из шарнирно соединенных звеньев и тросовых передач, проходящих через систему установленных на осях шарниров направляющих роликов и прикрепленных концами к барабанам, жестко связанным с одноименными звеньями исполнительной и задающей рук, а также механизм натяжения тросовых передач (13 .
В известном манипуляторе для привода каждой степени свободы требуются как минимум две тросовые ветви, что снижает надежность копирующего манипулятора.
Цель изобретения — повышение надежности.
Указанная цель достигается тем, что механизм натяжения тросовых передач выполнен в виде расположенных на осях шарниров дополнительных направляющих роликов и дополнительной тросовой ветви, охватывающей дополнительные направляющие ролики, причем указанная тросовая ветвь закреплена концами на барабанах конечных звеньев исполнительной и задающей рук
Кроме того, положение части дополнительной тросовой ветви относительно дополнительных роликов задающей руки обратно положению части этой ветви относительно дополнительных роликов исполнительной руки.
Манипулятор может быть снабжен расположенными в барабанах муфтами.
90)045
На фиг. l показана схема копирующего манипулятора; на фиг. 2 — сечение А-A на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг ° 4 — установка упругого элемента механизма натяжения приводных цепей копирующе— го манипулятора, первый вариант; на фиг. 5 — то же, второй вариант.
Копирующий манипулятор содержит две кинематические подобные руки (задающую и исполнительную), подвешенные на основании 1. Задающая рука составлена иэ шарнирно соединенных звеньев 2-7. Исполнительная рука имеет аналогичные по размерам и положению звенья 8-13. Звенья 2 и 8 шар нирно укреплены на основании 1. Ис- полнительная рука на конечном звене
13 содержит захват 14 (привод захвата не показан), в задающей руке на соответствующем звене 7 установлена рукоятка 15 с кнопкой 16 управления захватом 14.
Для передачи движения от звеньев
2-7 задающей руки к соответствующим звеньям 8-13 исполнительной руки в конструкции применены тросовые передачи. Привод каждой пары соответствующих звеньев выполнен по единому прин ципу: с каждым из звеньев соответ.— ствующей пары жестко связан свой барабан, установленный на оси вращения звена. Приводной трос пары закреплен своими концами на этих барабанах и уложен (ot>HHBBpT) на направляющие роли ки, установленные с возможностью cBQ бодного вращения на осях промежуточных звеньев. Так, привод звеньев 2 и
8 обеспечивается приводным тросом 17, закрепленным на барабане 18 звена 2 задающей руки и барабане 19 исполнительной руки. Привод звеньев 3 и 9 осуществляется тросом 20. Он закреплен соответственно на барабанах 21 и
22 звеньев 3 и 9 и обвивает направ.ляющие ролики 23 и 24, установленные с возможностью свободного вращения на осях поворота звеньев 2 и 8.
Следующая пара звеньев 4 и 10 приводится тросом 25, закрепленным на барабанах 26 и 27 и направляющих роликах 28-31 ° Звенья 5 и 1! связаны тросом 32, уложенным на барабанах 33 и 34 и роликах 35-40. Звенья 6 и 12 приводятся тросом 41, закрепленным на барабанах 42 и 43 и напра>зляющих роликах 44-51. И, наконец, звенья 7 и 13, выполненные в виде барабанов, приводятся тросом 52, концы которого
20 ной и задающей рук и довс ля.-;1 -.>1ъньв< направляющих ро.>нко>з 72-о- .обвивас— мых дополнительной тросовой Bp".вью и установленных с возможностью свободногс вращени.! »а осях поворота звеньев.
Приводные тросы 17, 20. 25, 32:
4! и 52 звеньев и допо> пнг.— «т -., .ая, pçсовал ветвь 7,становлены так, что их положение относительно осей шарниров на задающей руке обратно их положении не исполн-:тельно:i. Например, если грнводные грось1 на задающей руке подходят к направляющим роликам и барабанам снизу относительно осей шарниров (фиг. 1), то на исполнительной руке е же тросы подходят к направляющим роликам и барабанам соответствующих звеньев сверху,. Для достижения такого взаимного расположения тросов на звене 8 исполнйтель— ной руки установлена ось 85 с паразитными роликами 86-90, изменяющими положение гриводных тросовых ветвей,. и роликом 79, изменяющим положение дополнительной тросовой ве - 71.
Звено 8, жестко связанное с осью шарнира, имеет барабан )9, связанный с осью муфтой 65 (фиг. 2). На барабане 19 укреплен один конец троса
17. Все остальные ролики 24, 30, 38, 48 и 59 являются направляющими для приводных тросов 20, 25, 32, 4! и
52 и установлены с возможностью свободного вращения на оси поворота звена 8. Направляющий ролик 78 обвивается дополнительной тросовой ветвью 7!. Барабан 22 для привода звена 9 шарнирно связан с последним через муфту 66, а направляющие ролики 31, 39, 49, 60 и 80 оовиваются призакреплены на этих барабапа, Трос 52 проходиf через все звенья задающей и исполнительной рук, обвивая направляющие ролики 53-64.
Б отличие от звеньев задающей руки ведомые барабаны звеньев исполнительной руки оснащены муфтами 65-70, обеспечивающими наладочный поворот каждого звена руки относительно соответствующего барабана.
Для выборки:зазоров люфтов в шарнирах звеньев и натяжения всех приводных тросовых передач копирующий манипулятор снабжен механизмом катя!
5 жения тросовых передач, выполненным в виде дополнительной тросовой вет— ви 71, закрепленной на барабанах конечных звеньез 7 и 1 ..;счолннтель901045 приводиь1ми и натяжнымй тросами (фиг. 3).
Все.шарниры звеньев обеих рук имеют аналогичную конструкцию. При этом количество направляющих роликов уменьшается с приближением звена к концу руки. Отличием шарниров исполнительной и задающей рук является отсутствие на задающей руке муфт. муфт, допускающих наладочный пово- 10 рот звена относительно барабана.
На задающей руке барабаны непосредственно жестко связаны с соответствующими звеньями. В разрыв дополнительной тросовой ветви 71 включено натяж-15 ное устройство 91.
На фиг. 4 и 5 показаны варианты выполнения устройства натяжения. По первому варианту (расстоянйе между направляющими роликами 77 и 78 боль- 2Î ше хода троса 71), можно обеспечить натяжение всех элементов привода общих рук включением упругого элемента
92 в разрыв троса 71 (фиг. 4). Если указанное условие не выполняется, 25 то, пропустив трос 71 через два неподвижные ролика 93 и 94 (фиг. 5) и подпружиненный упругим элементом
92 ролик 95, обеспечивают натяжение всех элементов привода обеих рук. ЗО
Зо втором ьарианте (фиг. 5) для патяжения приводных цепей можно использовать вместо упругого элемента 92 силу подвешенного груза.
Копирующий манипулятор работает следующим образом.
Оператор за рукоятку 15 перемешает звенья 2-7 задающей руки в пространстве в соответствии с выполняемой технологической задачей. При повороте звеньев данной руки на их барабаны наматываются или сматываются с них приводные тросы 17, 20, 25
32 и 41. Вследствие натяжения всех
45 приводных передач дополнительной тросовой ветвью 71 и упругим элементом 92 с барабанов звеньев исполнительной руки приводные тросы будут соответственно сматываться или нама5Î тываться. При этом вследствие равен» ства диаметров барабанов и роликов, установленных на парных звеньях обеих рук, углы поворота каждой пары звеньев исполнительной и задающей рук будут одинаковы. Таким образом какое бы перемещение задающей руке не сообшрл оператор, оно будет повторено исполнительной рукой.
Важно отметить, что в предлагаемой схеме при любых, траекториях движения звеньев задающей и исполнительной рук длина .растяжения упругого элемента 92 остается без изменения.
В результате, натяжение в приводных цепях всегда будет постоянным. Муфты
65-70 используются при наладке копирующего манипулятора. Они необходимы либо для устранения рассогласования в положении соответствующих пар звеньев, либо для введения требуемого рассогласования.
Предлагаемый копирующий манипулятор имеет шесть степеней свободы и вместо шести натяжных устройств и шести тросовых передач он имеет всего одно натяжное устройство и оцну обш>": натяжную тросовую ветвь. Это существенно повышает его надежность и, кроме того, упрощает конструкцию копирующего манипулятора.
Формула изобретения
1. Копирующий манипулятор, содержащий установленные на основании кинематически подобные задающую и исполнительную руки, составленные из шарнирно соединенных звеньев и тросовых передач, проходящих через систему установленных на осях шарниров направляюших роликов и прикрепленных концами к барабачам, жестко связанным с одноименными звеньями исполнительной и задающей рук, а также механизм натяжения тросовых передач, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, механизм натяжения тросовых передач выполнен в виде расположенных на осях шарниров дополнительных направляющих роликов и дополнительной тросовой ветви, охватывающей дополнительные чаправляющие ролики, причем указанная тросовая ветвь закреплена концами на барабанах конечных звеньев исполнительной и задающей рук.
2. Манипулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что положение части дополнительной тросовой ветви относительно дополнительных роликов задающей руки обратно положению части этой ветви относительно дополEIH "ельных роликов исполнительной руки.
1. Vertut 1. Advance of the new
MA-23 force reflecting manipulator
sistern. Second InternationaI CISt,FT0MM. 5imposium. Thory and practic1 of robots and manipulators.
Warsaw, 1976, р. 307-322.
7 901045
3. Манипулятор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что он снабжен расположенными в барабанах муфтами. I
Источники информации, 5 принятые во внимание при зкспертиэе
901045 й-Ю
@ .2
gf
l !
2/Ы7 /,1 р
9i с
Составитель С, Новик
Редактор Н. Чубелко Техред А. Савка Корректор Л. Лзчтко
Заказ 12266/11 Тираж. 1081 Подписцop
ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35 Раушская наб., д. 4/з
Филиал ППП "Патеиг", г. Ужгород, ул. Проектная, 4