RU115712U1

RU115712U1 - MANIPULATOR CAPTURE

Info

Publication number: RU115712U1
Application number: RU2011153199/02U
Authority: RU
Inventors: Алексей Анатольевич Богданов; Евгения Ивановна Канаева; Дмитрий Владимирович Кияткин; Ильдар Мухаметович Кутлубаев; Александр Фаритович Пермяков
Original assignee: Дмитрий Владимирович Кияткин; Александр Фаритович Пермяков
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Захват манипулятора, содержащий корпус, шарнирно установленные на нем пальцы, каждый из которых включает подвижные звенья, последовательно соединенные вращательными парами с параллельными осями вращения, блоки, трос, проходящий в пределах каждого звена и закрепленный одним концом на приводе, а другим - на последнем подвижном звене, пружины кручения, установленные вдоль оси вращательных пар, отличающийся тем, что блоки установлены свободно на осях вращательных пар и охватываются тросом, пружины установлены соосно блокам, одним концом соединены с ним, а вторым - с подвижным звеном, при этом жесткость каждой последующей от корпуса пружины больше предыдущей. The grip of the manipulator, comprising a housing, pivotally mounted fingers on it, each of which includes movable links sequentially connected by rotational pairs with parallel axes of rotation, blocks, a cable passing within each link and fixed at one end to the drive and the other to the last movable link, torsion springs installed along the axis of rotational pairs, characterized in that the blocks are installed freely on the axes of the rotational pairs and are covered by a cable, the springs are installed coaxially with the blocks, one end of which dinene with it, and the second with a movable link, while the stiffness of each subsequent spring from the body is greater than the previous one.

Description

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при создании исполнительных устройств манипуляторов.The utility model relates to robotics and can be used to create actuators for manipulators.

Известен захват манипулятора, содержащий сочлененные с ладонью пальцы, трос, соединяющий пальцы с приводом, концы троса закреплены на конечных элементах пальцев, средняя часть охватывает блок, установленный на выходном звене привода, при этом пальцы захвата выполнены в виде винтовых конических пружин сжатия, трос расположен внутри пружин со смещением относительно продольной оси в сторону внутренней поверхности (см. патент РФ №1237419, В25J 15/12).Known for the capture of the manipulator, containing fingers joined to the palm of the hand, a cable connecting the fingers to the drive, the ends of the cable are fixed to the end elements of the fingers, the middle part covers the block mounted on the output link of the drive, while the fingers are made in the form of helical conical compression springs, the cable is located inside the springs with an offset relative to the longitudinal axis towards the inner surface (see RF patent No. 1237419, B25J 15/12).

Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная относительным движением пальцев по захватываемой детали в процессе работы. При натяжении троса пружина подвергается изгибу и сжатию. Имеет место классическое нецентральное сжатие пружины. При этом пружина изгибается, что обеспечивает охват детали и одновременно сжимается. Расстояние между витками уменьшается. Как следствие имеет место относительное движение витков по поверхности детали. Результатом этого движения является нежелательное перемещение пальца по поверхности детали, уменьшается длина контакта палец - деталь, что ведет к снижению устойчивости объекта в захвате. Повышается вероятность его выхода из захвата.The disadvantage of this device is the low reliability due to the relative movement of the fingers on the captured part during operation. When the cable is tensioned, the spring undergoes bending and compression. There is a classic off-center compression of the spring. In this case, the spring is bent, which provides coverage of the part and is simultaneously compressed. The distance between the turns is reduced. As a result, there is a relative movement of the turns on the surface of the part. The result of this movement is the unwanted movement of the finger along the surface of the part, the contact length of the finger - part is reduced, which leads to a decrease in the stability of the object in the grip. The likelihood of him getting out of the capture increases.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является захват манипулятора, содержащий корпус, шарнирно установленные на нам пальцы, каждый из которых собран из звеньев, шарнирно соединенных между собой и троса, проходящие через отверстия, выполненные в звеньях с противоположной стороны относительно оси пальца и соединяющие пальцы с приводом. При этом каждый палец снабжен расположенными на осях шарниров звеньев пружинами кручения, концы которых жестко закреплены на смежных звеньях. Жесткость пружин кручения от основания к концу пальцев уменьшается. Каждый привод снабжен парой блоков, расположенных симметрично относительно оси захвата, причем каждый трос пальцев, равноудаленный от этой оси, огибает соответствующую пару блоков (см. а.с. СССР №1237425, В25J 15/12).The closest analogue to the claimed object is the grip of the manipulator, comprising a housing articulated on our fingers, each of which is assembled from links articulated between each other and a cable passing through holes made in the links on the opposite side relative to the axis of the finger and connecting the fingers with driven. Moreover, each finger is equipped with torsion springs located on the axes of the hinges of the links, the ends of which are rigidly fixed to adjacent links. The rigidity of the torsion springs from the base to the end of the fingers decreases. Each drive is equipped with a pair of blocks located symmetrically with respect to the gripping axis, and each finger cable equidistant from this axis bends around the corresponding pair of blocks (see USSR AS No. 1237425, B25J 15/12).

Недостатком известного устройства является небольшая надежность.A disadvantage of the known device is its low reliability.

При движении звеньев трос движется по отверстиям, выполненным в них. Суммарный угол обхвата тросом, поверхностей звеньев превышает, в предельном положении, 180°. При этом сила трения возрастает от звена к звену по мере приближения к приводу. В связи с этим усилия на приводе имеют значительную величину, возрастает диаметр троса. Это, в свою очередь ведет к увеличению диаметров отверстий и, далее самих звеньев. Значительные размеры звеньев уменьшают площадь контакта звено - деталь. Возрастает удельное давление на захватываемую деталь, возрастает вероятность его разрушения. Данное обстоятельство снижает надежность захвата и удержания детали.When the links move, the cable moves through the holes made in them. The total angle of the cord, the surfaces of the links exceeds, in the extreme position, 180 °. In this case, the friction force increases from link to link as it approaches the drive. In this regard, the efforts on the drive are significant, the cable diameter increases. This, in turn, leads to an increase in the diameters of the holes and, further, the links themselves. Significant dimensions of the links reduce the contact area of the link - part. The specific pressure on the captured part increases, the probability of its destruction increases. This circumstance reduces the reliability of gripping and holding the part.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности работы захвата манипулятора.The technical problem, which is aimed at solving a utility model, is to increase the reliability of the capture of the manipulator.

Техническая задача решается тем, что в известном захвате манипулятора, содержащем корпус, шарнирно установленные на нем пальцы, каждый из которых включает подвижные звенья, последовательно соединенные вращательными парами с параллельными осями вращения, блоки, трос, проходящий в пределах каждого звена и закрепленный одним концом на приводе, а другим на последнем звене, пружины кручения, установленные вдоль оси вращательных пар, при этом блоки установлены свободно на осях вращательных пар, охватываются тросом, пружины установлены соосно блокам, одним концом соединены с ним, а вторым с подвижным звеном, при этом жесткость каждой последующей от корпуса пружины больше предыдущей.The technical problem is solved in that in the well-known grip of the manipulator, comprising a housing, fingers pivotally mounted on it, each of which includes movable links connected in series by rotational pairs with parallel rotation axes, blocks, a cable running within each link and fixed at one end to the drive, and to the other at the last link, torsion springs installed along the axis of the rotational pairs, while the blocks are mounted freely on the axes of the rotational pairs, are covered by a cable, the springs are mounted coaxially blocks, one end connected to it, and the second to the movable link, while the stiffness of each subsequent from the spring body is greater than the previous one.

Полезная модель поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлено упрощенное изображение захвата манипулятора; на фиг.2 вид объемное изображение одного пальца.The utility model is illustrated by drawings, where: in Fig.1 shows a simplified image of the capture of the manipulator; figure 2 is a three-dimensional view of one finger.

Захват манипулятора содержит корпус 1 (фиг.1), на котором установлены пальцы 2, 3, 4, 5 и 6, соединенные с корпусом через вращательные пары 7, 8, 9, 10, 11. Каждый палец (например, 2) включает подвижные звенья 12, 13, 14 (фиг.2), соединенные последовательно вращательными парами 15, 16 с параллельными осями вращения. В каждой вращательной паре: 7, 15 и 16 установлены, с возможностью свободного вращения, блоки соответственно 17, 18, 19. Блоки 17, 18, 19 охватываются тросом 20. Один конец троса закреплен на звене 14, а противоположный на выходном звене привода (на фиг.1 и 2 условно не показан). На каждой оси, вращательной пары, соосно блокам установлены пружины кручения 21, 22. 23. При этом один конец каждой пружины соединен с блоком, а второй с подвижным звеном: пружина 21 соединена с блоком 17 и звеном 12, пружина 22 с блоком 18 и звеном 13, пружина 23 с блоком 19 и звеном 14. Пружины выполнены так, что жесткость пружины 22 больше жесткости пружины 21. В свою очередь жесткость пружины 23 больше жесткости пружины 22.The grip of the manipulator comprises a housing 1 (Fig. 1), on which fingers 2, 3, 4, 5 and 6 are mounted, connected to the housing through rotational pairs 7, 8, 9, 10, 11. Each finger (for example, 2) includes movable links 12, 13, 14 (figure 2), connected in series by rotational pairs 15, 16 with parallel axes of rotation. In each rotational pair: 7, 15 and 16, blocks 17, 18, 19 are installed with the possibility of free rotation, respectively. Blocks 17, 18, 19 are covered by a cable 20. One end of the cable is fixed to link 14, and the opposite to the output link of the drive ( 1 and 2 conventionally not shown). Torsion springs 21, 22 are installed on each axis of the rotary pair, coaxial to the blocks. 23. In this case, one end of each spring is connected to the block, and the second to the movable link: spring 21 is connected to block 17 and link 12, spring 22 to block 18 and link 13, the spring 23 with the block 19 and link 14. The springs are made so that the stiffness of the spring 22 is greater than the stiffness of the spring 21. In turn, the stiffness of the spring 23 is greater than the stiffness of the spring 22.

Захват работает следующим образом.Capture works as follows.

Звенья каждого пальца приводятся в движение индивидуальными, независимыми приводами. Исходное положение - продольные оси звеньев образуют прямую, обеспечивается за счет того, что пружины 21, 22 и 23 развернуты, а трос 20 не натянут. При включении привода, трос 20 натягивается и перемещается вдоль корпуса 1. Натяжение троса 20 обеспечивает, за счет охвата блоков 17, 18 и 19, создание на них, вращающих моментов равных по величине. Вращению блоков 17, 18 и 19 препятствуют пружины, соответственно 21, 22 и 23. Дальнейшее движение троса 20, обеспечиваемое приводом, приводит к вращению блока 17. Это обусловлено тем, что жесткость пружины 22 наименьшая. За счет того, что один конец пружины 21 закреплен на блоке, происходит ее скручивание. Далее крутящий момент передается звену 12, благодаря тому, что второй конец пружины 22 закреплен на нем. Происходит поворот звена 12 во вращательной паре 7. Движение звеньев 13 и 14 во вращательных парах 15 и 16 отсутствуют. После достижения звеном 12 поверхности детали ее движение прекращается. Дальнейшая работа привода обеспечивает увеличение натяжения троса 20. Это ведет к вращению блока 17 и, за счет большей величины по сравнению с предыдущим этапом, вращению блока 18 на оси вращательной пары 15. Скручивается пружина 22, передавая крутящий момент от блока 18 звену 13. Обеспечивается поворот звена 13 во вращательной паре 15. Движение звена 14 во вращательной паре 16 отсутствует, в силу большей жесткости пружины 23. Поворот продолжается до достижения звеном 13 поверхности детали.The links of each finger are driven by individual, independent drives. Starting position - the longitudinal axis of the links form a straight line, is ensured due to the fact that the springs 21, 22 and 23 are deployed, and the cable 20 is not stretched. When you turn on the drive, the cable 20 is stretched and moves along the housing 1. The tension of the cable 20 provides, due to the coverage of the blocks 17, 18 and 19, the creation of them, torques of equal magnitude. The rotation of the blocks 17, 18 and 19 is prevented by the springs 21, 22 and 23, respectively. Further movement of the cable 20 provided by the drive leads to the rotation of the block 17. This is due to the fact that the stiffness of the spring 22 is the smallest. Due to the fact that one end of the spring 21 is fixed to the block, it is twisted. Next, the torque is transmitted to the link 12, due to the fact that the second end of the spring 22 is fixed on it. The rotation of the link 12 in the rotational pair 7. There is no movement of the links 13 and 14 in the rotational pairs 15 and 16. After the link 12 reaches the surface of the part, its movement stops. Further operation of the drive provides an increase in the tension of the cable 20. This leads to the rotation of the block 17 and, due to the larger value compared to the previous step, the rotation of the block 18 on the axis of the rotational pair 15. The spring 22 is twisted, transmitting torque from the block 18 to the link 13. It is provided the rotation of the link 13 in the rotational pair 15. The movement of the link 14 in the rotational pair 16 is absent, due to the greater rigidity of the spring 23. The rotation continues until the link 13 reaches the surface of the part.

Дальнейшая работа привода обеспечивает увеличение натяжения троса 20 по сравнению с предыдущим этапом. Реализуется вращение блока 17 на оси вращательной пары 7, вращение блока 18 на оси вращательной пары 15, и вращение блока 19 на оси вращательной пары 16. В результате последнего, происходит скручивание пружины 23, и далее передача крутящего момента через нее звену 14. Обеспечивается поворот звена 14 относительно звена 13 во вращательной паре 16. Поворот звена 14 происходит до достижения им поверхности детали.Further operation of the drive provides an increase in the tension of the cable 20 in comparison with the previous step. The rotation of the block 17 on the axis of the rotational pair 7, the rotation of the block 18 on the axis of the rotational pair 15, and the rotation of the block 19 on the axis of the rotational pair 16. The result of the latter is the twisting of the spring 23, and then the transmission of torque through it to the link 14. link 14 relative to the link 13 in the rotational pair 16. The rotation of the link 14 occurs until it reaches the surface of the part.

Соосноя установка пружин 21, 22, 23 соответственно блокам 17, 18, 19 и соединение их одним концом с блоками, а вторым со звеньями 12, 13 и 14, обеспечивает одновременное создание крутящего момента, натяжением троса 20 в каждой из вращательных пар 7, 15 и 16. Благодаря тому, что жесткость пружины 23 больше жесткости пружины 22, а у нее в свою очередь жесткость больше чем у пружины 21, обеспечивается последовательное движение вначале звена 12, затем 13 и далее 14, захват детали всеми звеньями 12, 13 и 14 и надежное удержание, без существенного возрастания натяжения в тросе 20. При повороте звеньев исключается вероятность заклинивания троса в звеньях 12, 13, 14 или на блоках 21, 22, 23, и относительное движение звеньев по детали, что обеспечивает повышение надежности в работе.Coaxial installation of the springs 21, 22, 23, respectively, blocks 17, 18, 19 and connecting them at one end with the blocks, and the second with links 12, 13 and 14, provides the simultaneous creation of torque by pulling the cable 20 in each of the rotational pairs 7, 15 and 16. Due to the fact that the stiffness of the spring 23 is greater than the stiffness of the spring 22, and in turn, the stiffness is greater than that of the spring 21, sequential movement of the link 12, then 13 and then 14, the capture of the part by all links 12, 13 and 14 and reliable retention, without a significant increase in tension in the cable e 20. When turning the links, the probability of jamming of the cable in links 12, 13, 14 or on blocks 21, 22, 23, and the relative movement of the links along the part, which increases the reliability in operation, are excluded.

Таким образом, заявляемое устройство, обладает более высокой надежностью.Thus, the claimed device has a higher reliability.

Claims

The grip of the manipulator, comprising a housing, pivotally mounted fingers on it, each of which includes movable links sequentially connected by rotational pairs with parallel axes of rotation, blocks, a cable passing within each link and fixed at one end to the drive and the other to the last movable link, torsion springs installed along the axis of rotational pairs, characterized in that the blocks are installed freely on the axes of the rotational pairs and are covered by a cable, the springs are installed coaxially with the blocks, one end of which Dinene with him, and the second with a movable link, while the stiffness of each subsequent from the spring body is greater than the previous one.