LT6572B - Robot manipulator with electroreal suspension - Google Patents

Robot manipulator with electroreal suspension Download PDF

Info

Publication number
LT6572B
LT6572B LT2017508A LT2017508A LT6572B LT 6572 B LT6572 B LT 6572B LT 2017508 A LT2017508 A LT 2017508A LT 2017508 A LT2017508 A LT 2017508A LT 6572 B LT6572 B LT 6572B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
robot
electrodes
suspension
phase
cos
Prior art date
Application number
LT2017508A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2017508A (en
Inventor
Aistis AUGUSTAITIS
Ramutis BANSEVIČIUS
Algimantas BUBULIS
Vytautas JŪRĖNAS
Genadijus KULVIETIS
Original Assignee
Kauno technologijos universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kauno technologijos universitetas filed Critical Kauno technologijos universitetas
Priority to LT2017508A priority Critical patent/LT6572B/en
Publication of LT2017508A publication Critical patent/LT2017508A/en
Publication of LT6572B publication Critical patent/LT6572B/en

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

The device relates to mechatronic systems and robot engineering field. It is designed for robot-type robot manipulators with an increased number of degrees of freedom. The present invention simplifies the design of robot-type robot manipulators, simplifies and reduces the production of the manipulation mechanism and extends the functionality, increases the number of possible realizations of the configurations. The operation is based on the supply of three-phase air or fluid pressure to a 3-chamber elastic tube, the outer surface of which is coated with electrodes and is inside the other elastic tube with an earthed electrode on its inner surface. The gap between the electrodes (gap size ? = 0.1 ... 0.2mm) is filled with an electroreal suspension, and the number of degrees of robot gravity depends on the number of electrodes. The robotic motion parameters are controlled by changing the electro-logical suspension viscosity by switching off the voltage from the specific electrodes, and depending on the duration of the switch-off and the phase-off voltage of the pressure pipe, the gravity motion trajectory and the angled spatial angle are dependent. Air or fluid pressure is generated at the variable pressure source: p1 (t) = P0 + P cos ?t; p2 (t) = P0 + P cos (?t + 120o); p3 (t) = P0 + P cos (?t + 240o), with the difference of each 120o phase between their pressures, determine the parameters of the trapped motion trajectory.

Description

Išradimo sritisField of the Invention

Įrenginys priklauso mechatroninių sistemų ir robototechnikos sritims ir skirtas straublio tipo robotų manipuliatoriams, turintiems padidintą laisvumo laipsnių skaičių ir įgalinantiems griebtą pasiekti sunkiai prieinamas vietas.The device belongs to the field of mechatronic systems and robotics and is intended for robot-type robot manipulators with increased degrees of freedom and enabling access to hard-to-reach areas.

Technikos lygisState of the art

Šiuo metu yra žinomi keletas technikos sprendimų bei patentų, kuriuose panaudotos lanksčios žarnos ir kintamo slėgio bangų generatorius, pavyzdžiui, Lietuvos patentas 5243B (paskelbtas 2005 liepos 25d.) „CHIRURGINIS ENDOSKOPAS SU KINTAMO SLĖGIO MANIPULIATORIUMI“ (išradėjai Kazimieras Juzėnas ir kt., pareiškėjas Kauno technologijos universitetas). Chirurginis endoskopas su kintamo slėgio manipuliatoriumi yra sudarytas iš kintamo slėgio bangų generatoriaus, lanksčių elementų, kuriuos deformuoja vidinio korpuso ertmėse kintantis slėgis. Šios ertmės korpuse yra sujungtos su kintamos slėgio bangų perdavimo linijomis. Slėgio bangų fazė φ kiekvienoje linijoje skiriasi 120 laipsnių.At present, several technical solutions and patents are known which use flexible hoses and variable pressure wave generator, for example, Lithuanian patent 5243B (published July 25, 2005) "SURGICAL ENDOSCOPE WITH VARIABLE PRESSURE MANIPULATOR" (inventor Kazimieras Juzėnas et al., Kaunas). University of Technology). A surgical endoscope with a variable pressure manipulator is made up of a variable pressure wave generator, a flexible element deformed by a change in pressure in the inner body cavities. These cavities in the housing are connected to alternating pressure wave transmission lines. The pressure wave phase φ varies by 120 degrees on each line.

Žinomas JAV patentas US 9492930 B2 (paskelbtas 2016 lapkričio 15d.), kuriame naudojamos specialios skerspjūvio formos elastiniai vamzdeliai, išlinkstantys padavus į juos suspaustą orą arba skystį pagal iš anksto užduotą dėsnį, konkrečiai judesio trajektorijai atlikti.Known U.S. Patent No. 9,492,930 B2 (issued November 15, 2016), which utilizes special cross-sectional elastic tubes that bend to provide compressed air or fluid according to a predetermined law to perform a particular trajectory of motion.

Abiejų prototipų trūkumai: norint formuoti sudėtingą endoskopo ar roboto griebto trajektoriją, reikia paduoti orą ar skystį į kelis vamzdelius, sujungtus nuosekliai, kas padidina konstrukcijos sudėtingumą bei gamybos kaštus.Disadvantages of both prototypes: To form a complex trajectory of an endoscope or robot, it is necessary to feed air or fluid into multiple tubes connected in series, which increases the complexity of the structure and the cost of production.

Šiuo aprašymu pateikiamas naujas straublio tipo roboto manipuliatorius su elektroreologine suspensija neturi klasikinių elektros variklių, yra paprastos mechaninės konstrukcijos, lengvas, jo laisvumo laipsnių skaičius priklauso tik nuo prijungiamų prie įtampos šaltinio elektrodų skaičiaus.The present invention describes a novel robot-type robot manipulator with electro-rheological suspension, which has no classical electric motors, is of simple mechanical design, is lightweight, and its number of degrees of freedom depends only on the number of electrodes connected to the voltage source.

Svarbu paminėti, kad naudojant naujos konstrukcijos straublio tipo roboto manipuliatorių su elektroreologine suspensija, griebto trajektorijų formavimas realizuojamas taikant specialią programinę įrangą, valdančią laike elastinio vamzdelio laisvumo laipsnių skaičių, išjungiant ir prijungiant įtampą prie konkrečių elektrodų.It is important to note that with the new design of a robot-type robot manipulator with electro-suspension suspension, the formation of trapped trajectories is accomplished by the use of special software that controls the number of times the elastic tube is freed by switching off and applying voltage to specific electrodes.

Trumpas išradimo aprašymasBrief Description of the Invention

Išradimo tikslas - straublio tipo robotų konstrukcijos supaprastinimas, manipuliavimo mechanizmo gamybos supaprastinimas ir gamybos kainos sumažinimas, taip pat funkcinių galimybių išplėtimas - t.y. galimų realizuoti griebto konfigūracijų skaičiaus padidinimas.The object of the invention is to simplify the construction of the robot type robot, to simplify the production of the manipulation mechanism and to reduce the production cost, as well as to expand the functional capabilities - i.e. increasing the number of configurations that can be implemented.

Išradimas pagrįstas trijų fazių oro ar skysčio slėgio padavimu į 3-jų išilginių kamerų elastinį vamzdį, kurio išorinis paviršius padengtas elektrodais, ir kuris yra kitame elastiniame vamzdyje su įžemintu elektrodu jo vidiniame paviršiuje. Tarpelis tarp elektrodų, kur geriausias tarpelio dydis yra Δ = 0,1...0,2mm, yra užpildytas elektroreologine suspensija, o nuo elektrodų skaičiaus priklauso roboto laisvumo laipsnių skaičius. Roboto manipuliatoriaus judesio parametrai yra valdomi keičiant elektroreologinės suspensijos klampį, išjungiant įtampą nuo konkrečių elektrodų, o nuo įtampos išjungimo trukmės bei slėgio vamzdyje fazės įtampos išjungimo momentu, priklauso griebto judesio trajektorija ir griebto erdvinis kampas.The invention is based on applying a three-phase pressure of air or liquid to an elastic tube of a 3 longitudinal chamber, the outer surface of which is covered with electrodes, and which is contained in another elastic tube with a grounded electrode on its inner surface. The gap between the electrodes, where the best gap size is Δ = 0.1 ... 0.2mm, is filled with electro-rheological suspension, and the number of electrodes depends on the number of degrees of freedom of the robot. The motion parameters of the robot manipulator are controlled by varying the viscosity of the electrorheological suspension, by switching off the voltage at specific electrodes, and by the time the voltage is switched off and the phase pressure in the tube at the time of voltage switching.

Kintamo slėgio šaltinyje generuojami oro ar skysčio slėgiai: pi (t) = Po + P cos ωί; p2 (t) = Po + P cos (ωί + 12(f); p3 (t) = Po + P cos (ωί + 240°), su besiskiriančia kas 12CP faze tarp jų slėgių.Air or liquid pressures are generated at a variable pressure source: pi (t) = Po + P cos ωί; p 2 (t) = P o + P cos (ωί + 12 (f); p 3 (t) = P o + P cos (ωί + 240 °), with alternating every 12CP phase between their pressures.

Išsamus išradimo aprašymas paveiksle pavaizduota straublio tipo roboto manipuliatoriaus su elektroreologine suspensija konstrukcijos struktūrinė schema ir elektrinio valdymo schema (Pav.la - supaprastintas variantas su trimis straublio išlenkimo zonomis; Pav.lb - roboto elastinių vamzdelių skerspjūvis).DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The figure shows a schematic diagram of a construction of a robot-type robot manipulator with electrorheological suspension and an electrical control scheme (Fig. 1a is a simplified version with three bending zones of the stem; Fig. 11b is a cross-section of robot elastic tubes).

Straublio tipo robotą su elektroreologine suspensija konstrukciją ir valdymo sistemą sudaro :1) - 3-jų kintamų slėgių fazių pi (t), P2 (t), p3 (t) suspausto oro ar skysčio šaltinis; (2) - straublio tipo manipuliatorius; (3) - griebtas; (4) - išorinis elastinis vamzdelis su suformuotais elektrodais jo vidiniame paviršiuje; (5) - vidinis elastinis vamzdelis, turintis 3 vidines išilgines kameras, ertmes (6), (7), (8), suformuotas taikant išilgines pertvaras (9), ant vamzdelio išorinio paviršiaus suformuoti elektrodai; (10)- storio Δ (Δ = 0.1...0,2mm) elektroreologinės suspensijos sluoksnelis (galima panaudoti ir suspensiją su milžinišku elektroreologijos efektu, angį. Giant ERF effect); (11)- kintamo slėgio valdymo blokas, (12) - aukštos įtampos šaltinis; (13) - valdymo blokas, reguliuojantis aukštos įtampos atjungimą/prijungimą prie elektrodų ir taip užtikrinantis griebto trajektoriją (x(i), y(t), z(t), φχ(ί), φγ(ί), φζ(ί)}, kurią valdo blokas (14). Kad užtikrinti tarpelio Δ stabilumą ir išorinių (4) bei vidinių (5) elastinių vamzdelių koncentriškumą, tarp jų yra patalpintas tinklelio pavidalo tarpinis elementas, kurio storis yra Δ. (Pav. 1b neparodytas).The design and control system of an elbow-type robot with electrorheological suspension consists of: 1) - a source of compressed air or liquid for the three variable pressure phases pi (t), P2 (t), p 3 (t); (2) - Stalk type manipulator; (3) - seized; (4) - an external elastic tube with formed electrodes on its inner surface; (5) - an inner elastic tube having 3 inner longitudinal chambers, cavities (6), (7), (8) formed by applying longitudinal partitions (9), electrodes formed on the outer surface of the tube; (10) - Thick layer Δ (Δ = 0.1 ... 0.2mm) of electrorheological suspension (Giant ERF effect suspension can also be used); (11) - variable pressure control unit, (12) - high voltage source; (13) - Control unit for controlling high-voltage disconnection / connection to electrodes, thereby providing a trapped path (x (i), y (t), z (t), φ χ (ί), φ γ (ί), φ ζ (ί)}, which is controlled by the block (14) .To ensure the stability of the gap Δ and the concentricity of the outer (4) and inner (5) elastic tubes, a mesh spacer Δ is inserted between them (Fig. 1b not shown). ).

paveiksle pavaizduotas į straublio tipo roboto manipuliatorių su elektroreologine suspensija paduodamų kintamų slėgių pi (t), P2 (t), P3 (t) ir įtampos šaltinių U, ryšys.Figure 1A shows the relationship between the alternating pressures pi (t), P2 (t), P3 (t) and voltage sources U supplied to the oscillator-type robot manipulator with an electrorheological suspension.

Veikiant straublio tipo roboto manipuliatoriui su elektroreologine suspensija, pradinėje padėtyje visi elektrodai yra prijungti prie aukštos įtampos šaltinio ir elektroreologinės suspensijos klampis yra maksimalus, todėl 3-jų kintamų slėgių fazių pi (t), p2 (t), P3 (t) suspausto oro ar skysčio šaltinis neiššaukia didesnių elastinio vamzdelio deformacijų. Laiko momentu y, trumpam laikui β, atjungus įtampą nuo elektrodų /-elektrodų zonoje (Pav.2), ši elastinio vamzdelio dalis deformuojasi ir griebtas užima naują padėtį, apibrėžiamą y, ir β,. Po pilno suspausto oro ciklo periodo 2π/ω griebtas užima naują padėtį ir t.t. Valdant y ir β,, i = 1,2,3 dydžius, gaunama norima griebto trajektorija.In the case of a trigger-type robot manipulator with electrorheological suspension, in the initial position all electrodes are connected to a high voltage source and the viscosity of the electrorheological suspension is maximized, resulting in compressed air or compressed air of three alternating phases pi (t), p2 (t), P3 (t). the source of fluid does not cause greater deformation of the elastic tube. At time y, for a short period of time β, when the voltage is applied to the electrodes / electrodes in the area (Fig. 2), this part of the elastic tube is deformed and the pinch takes up a new position defined by y and β ,. After a complete compressed air cycle, the 2π / ω grab takes on a new position and so on. Controlling the values of y and β ,, i = 1,2,3 gives the desired trajectory.

Palyginus su artimiausiu analogu, šis naujas straublio tipo roboto manipuliatorius su elektroreologine suspensija, žymiai supaprastina robotų konstrukcijas, supaprastina ir atpigina manipuliavimo mechanizmo gamybą ir išplečia funkcines galimybes, t.y. padidina galimų realizuoti griebto konfigūracijų skaičių.Compared to its closest counterpart, this new trigger-type robot manipulator with electro-suspension suspension greatly simplifies robot construction, simplifies and lowers the production of manipulation mechanism, and extends functional capabilities, i.e. increases the number of available snail configurations.

Trumpas brėžinių aprašymasBrief description of the drawings

Išradimas paaiškintas paveiksluose:The invention is explained in the figures:

Pav.1 - yra pateikta straublio tipo roboto manipuliatoriaus su elektroreologine suspensija struktūrinė schema ir elektrinio valdymo schema (Pav. 1a - supaprastintas variantas su trimis straublio išlenkimo zonomis; Pav. 1b - roboto elastinių vamzdelių skerspjūvis);Fig. 1 is a schematic diagram of a robot-type robot manipulator with electrorheological suspension and an electric control diagram (Fig. 1a is a simplified version with three bending zones of the stem; Fig. 1b is a cross-section of the robot's elastic tubes);

Pav.2 - yra pateiktas į straublio tipo roboto manipuliatorių su elektroreologine suspensija paduodamų kintamų slėgių pi (t), P2 (t), P3 (t) ir įtampos šaltinių (7, ryšys.Figure 2 shows the relationship between the alternating pressures pi (t), P2 (t), P3 (t), and voltage sources (7) supplied to a robot-type robot manipulator with an electro-suspension.

Claims (2)

Išradimo apibrėžtisDefinition of the invention 1. Straublio tipo roboto manipuliatorius, susidedantis iš elastinio vamzdelio, sudaryto iš trijų išilginių kamerų, ertmių, į kurias paduodamas 3-jų slėgių fazių suspausto oro ar skysčio srautas besiskiriantis tuo, kad tarpelis tarp išorinio ir vidinio elastinio vamzdelio užpildytas elektroreologine suspensija, keičiančia savo klampį elektriniame lauke, kurį sudaro aukštos įtampos šaltinis, prijungtas prie išorinio ir vidinio vamzdelio elektrodų, ir kurio išjungimo fazė ir laikas apsprendžia griebto judesio trajektorijos parametrus.1. A Straub type robot manipulator consisting of an elastic tube consisting of three longitudinal chambers, cavities fed with a compressed air or liquid stream of three pressure phases, characterized in that the gap between the outer and inner elastic tube is filled with an electrophoretic suspension replacing its own. viscosity in an electric field, consisting of a high voltage source connected to the outer and inner tube electrodes, and whose shut-off phase and time determine the grip movement trajectory parameters. 2. Straublio tipo roboto manipuliatorius pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad tarpelio tarp išorinio ir vidinio elastinių vamzdelių dydžio ir stabilumo užtikrinimui, tarpelyje patalpintas nelaidus elektrai, tinklelio pavidalo tarpinis elementas, kurio storis yra lygus tarpeliui tarp išorinio ir vidinio vamzdelių.2. A Straub-type robot manipulator according to claim 1, characterized in that, in order to ensure the size and stability of the gap between the outer and inner elastic tubes, the spacer is provided with a non-conductive electrode, a grid-like intermediate having a thickness between the outer and inner tubes.
LT2017508A 2017-04-28 2017-04-28 Robot manipulator with electroreal suspension LT6572B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2017508A LT6572B (en) 2017-04-28 2017-04-28 Robot manipulator with electroreal suspension

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2017508A LT6572B (en) 2017-04-28 2017-04-28 Robot manipulator with electroreal suspension

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2017508A LT2017508A (en) 2018-11-26
LT6572B true LT6572B (en) 2018-12-27

Family

ID=64328863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2017508A LT6572B (en) 2017-04-28 2017-04-28 Robot manipulator with electroreal suspension

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6572B (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT5243B (en) 2003-07-03 2005-07-25 Kauno technologijos universitetas Manipulator
US9492930B2 (en) 2013-10-18 2016-11-15 President And Fellows Of Harvard College Mechanically programmed soft actuators with conforming sleeves

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT5243B (en) 2003-07-03 2005-07-25 Kauno technologijos universitetas Manipulator
US9492930B2 (en) 2013-10-18 2016-11-15 President And Fellows Of Harvard College Mechanically programmed soft actuators with conforming sleeves

Also Published As

Publication number Publication date
LT2017508A (en) 2018-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Marchese et al. Design and control of a soft and continuously deformable 2d robotic manipulation system
US20200130202A1 (en) Earthworm-like motion of soft bodied structure
CN108466276A (en) A kind of multifreedom motion finger and preparation method thereof based on elastomer soft material
Lim et al. Pneumatic robot based on inchworm motion for small diameter pipe inspection
Yamaguchi et al. A robot hand using electro-conjugate fluid
CN113427469A (en) Variable-rigidity software actuator system and control method
WO2016123050A1 (en) Piston limit sensing for fluid application
LT6572B (en) Robot manipulator with electroreal suspension
CN105849037A (en) Tube type ozone generator
WO2010070907A1 (en) Polymer actuator, and valve and shaft sealing structure using same
Wang et al. Analysis and application of a rolled dielectric elastomer actuator with two degrees of freedom
Wang et al. A modular approach to design multi-channel bistable valves for integrated pneumatically-driven soft robots via 3D-printing
CN203779517U (en) Pneumatic rotary-stretching type flexible joint
KR101509402B1 (en) Artificial muscle fiber using dielectric elastomer
CN109108958A (en) A kind of folding type flexible bending execution mechanism and its application
Takemura et al. A micro artificial muscle actuator using electro-conjugate fluid
JP2017101809A (en) Artificial muscle
CN106163673B (en) Taic coating device
CN105873856A (en) Tube-type ozone generation device
JP5982570B2 (en) Carbon coating cleaning method and apparatus
US20240141877A1 (en) Osmotic energy transfer devices and methods
Pratap et al. Wall climbing robot using soft robotics
RU2015147914A (en) DEVICE FOR ELECTROSTATIC SPRAYING OF THE COATING PRODUCT AND METHOD OF CONTROL OF THE GENERATOR FOR POWER SUPPLY TO THE HIGH-VOLTAGE UNIT IN SUCH DEVICE
Zhao et al. Soft Grabbing Robots Driven by Electrohydrodynamic Fiber Pumps
CN115674177A (en) Multi-degree-of-freedom mechanical arm and robot

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20181126

FG9A Patent granted

Effective date: 20181227

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20190428