PL212257B1 - Zespół napędowy ramienia manipulatora - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest zespół napędowy ramienia manipulatora złożony z podstawy montażowej (1) ze sztywno (lub przegubowo) zamocowanym wspornikiem (2), który połączono przegubem kulowym (3) z platformą czynną (4) oraz z trzech siłowników (5), z których każdy mocowany jest przegubami kulowymi (6) do podstawy montażowej (1) i platformy czynnej (4). Zsynchronizowany ruch siłowników (5) umożliwia ustawienie platformy czynnej (4) [lub platformy (4) oraz wspornika (2)] pod różnymi kątami w obszarze jej pracy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zespół napędowy ramienia manipulatora, zwłaszcza manipulatora robota przemysłowego, o liniowym napędzie hydraulicznym, pneumatycznym, elektrycznym lub innym zapewniającym platformie czynnej trzy stopnie swobody.

We współczesnych manipulatorach robotów przemysłowych, jako źródła napędu powszechnie używa się elektrycznych serwomechanizmów, dzięki którym ruch obrotowy zamieniany jest na ruch liniowy ramienia manipulatora. Rozwiązania te sprawdzają się w zastosowaniu do przemieszczania obiektów o stosunkowo niedużej masie. Najbardziej zaawansowane i największe konstrukcje manipulatorów przemysłowych pozwalają na przemieszczanie obiektów o masie maksymalnie do kilkuset, niekiedy do tysiąca kilkuset kilogramów. Rzadziej stosowanym rozwiązaniem jest tzw. „platforma Stewarta. Jest to konstrukcja zbliżona do rozwiązania będącego przedmiotem wynalazku, jednak w odróżnieniu od niego składa się z trzech par siłowników oraz pozbawiona jest centralnego wspornika układu.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest to, iż platforma czynna 4 zamocowana została przegubem kulowym 3 do wspornika 2 sztywno zamocowanego do podstawy montażowej 1 i pochylana jest przez trzy niezależnie sterowane napędy liniowe 5, z których każdy zamocowany jest przegubami kulowymi 6 do podstawy 1 i platformy 4 tak, iż synchroniczne sterowanie napędami 5 umożliwia ustawienie platformy czynnej 4 pod dowolnym kątem w przestrzeni ograniczonej zakresem jej pracy albo też, że platforma czynna 4 oraz podstawa montażowa 1 zamocowane dwoma przegubami kulowymi 3 do wspornika 2 pochylane są przez trzy niezależnie sterowane napędy liniowe 5, z których każdy zamocowany jest przegubami kulowymi 6 do podstawy 1 i platformy 4 tak, iż synchroniczne sterowanie napędami 5 umożliwia pochylanie zarówno platformy czynnej 4 wobec wspornika 2, jak i wspornika 2 wobec podstawy montażowej 1. Zasada działania zespołu napędowego ramienia manipulatora według wynalazku została przedstawiona na rysunkach (fig. 1 - fig. 5), z których kolejno fig. 1 i przedstawia zespół z platformą czynną 4 w położeniu odchylonym, fig. 2 przedstawia pół przekrój ukazujący budowę przegubów kulowych 3 i 6, fig. 3 przedstawia platformę czynną 4 w maksymalnym wychyleniu w stronę jednego z napędów liniowych 5, fig. 4 przedstawia inne pochylanie platformy czynnej 4, zaś fig. 5 horyzontalne położenie platformy czynnej 4. Fig. 10 pokazuje ten sam i układ napędowy, w którym podstawę 1 oraz platformę czynną 4 połączono ze wspornikiem 2 dwoma przegubami kulowymi 3. Dzięki takiej konfiguracji układ zyskuje większy zakres kątowy działania.

Zespół napędowy ramienia manipulatora według wynalazku złożony jest z podstawy montażowej 1, wspornika 2, bezluzowego przegubu kulowego lub przegubów kulowych 3, platformy czynnej 4, trzech napędów liniowych (hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych lub innych) 5, zamocowanych bez luzu przegubami kulowymi 6 do podstawy 1 i do platformy czynnej 4. Dla przejrzystości rysunków pominięto przewody zasilające siłowników. Ponadto w skład zespołu napędowego mogą wchodzić czujniki przemieszczeń 7 zamocowane jako osobne urządzenia współpracujące z napędami (siłownikami) - przykład pokazuje fig. 6 - lub zabudowane w korpusach siłowników - przykład pokazuje fig. 7. W zależności od zastosowanych czujników przemieszczeń oraz oprogramowania sterującego siłownikami, zespół napędowy ramienia manipulatora może mniej lub bardziej precyzyjnie pochylać platformę czynną 4 pod dowolnymi kątami w zakresie jej pracy. Układ trzech napędów liniowych zapewnia możliwość zastosowania relatywnie prostych algorytmów sterowania opartych o trzy zasadnicze parametry odzwierciedlające aktualne położenie każdego z tłoczysk siłowników. Zestaw tych trzech parametrów odzwierciedla aktualne położenie w przestrzeni platformy czynnej 4, a zatem i stan całego modułu napędowego. Połączenie kilku zespołów napędowych według wynalazku tworzy wysoko funkcjonalne wieloprzegubowe ramię manipulatora przemysłowego. Przykłady pokazano w uproszczeniu rysunkowym na fig. 8 i fig. 9.

Zastosowanie jako napędów wysokociśnieniowych siłowników hydraulicznych może znacząco zwiększyć udźwig układu: od kilkuset kilogramów w przypadku niewielkich zespołów, nawet do wielu tysięcy kilogramów przy zastosowaniu zespołów wielkogabarytowych. Duża sztywność układu zapewnia stabilność i bezpieczeństwo pracy. Manipulatory według wynalazku można stosować w tych dziedzinach, w których robotyka miała dotychczas znikome zastosowanie: w przemyśle ciężkim, budownictwie, przemyśle stoczniowym, do prac pod wodą itd. Ponadto rozwiązanie według wynalazku może być stosowane jako napęd maszyn kroczących.

Claims (2)

1. Zespół napędowy ramienia manipulatora, zwłaszcza manipulatora robota przemysłowego, znamienny tym, że platforma czynna (4) zamocowana przegubem kulowym (3) do wspornika (2) sztywno zamocowanego do podstawy montażowej (1) pochylana jest przez trzy niezależnie sterowane napędy liniowe (5), z których każdy zamocowany jest przegubami kulowymi (6) do podstawy (1) i platformy (4) tak, iż synchroniczne sterowanie napędami (5) umożliwia ustawienie platformy czynnej (4) pod dowolnym kątem w przestrzeni ograniczonej zakresem jej pracy.

2. Zespół napędowy ramienia manipulatora, zwłaszcza manipulatora robota przemysłowego, znamienny tym, że platforma czynna (4) oraz podstawa montażowa (1) zamocowane dwoma przegubami kulowymi (3) do wspornika (2) pochylane są przez trzy niezależnie sterowane napędy liniowe (5), z których każ dy zamocowany jest przegubami kulowymi (6) do podstawy (1) i platformy (4) tak, iż synchroniczne sterowanie napędami (5) umożliwia pochylanie zarówno platformy czynnej (4) wobec wspornika (2), jak i wspornika (2) wobec podstawy montażowej (1).