RU144196U1

RU144196U1 - CAPTURE

Info

Publication number: RU144196U1
Application number: RU2014113274/02U
Authority: RU
Inventors: Алексей Анатольевич Богданов; Юлия Ильдаровна Кутлубаева; Александр Фаритович Пермяков
Original assignee: Александр Фаритович Пермяков
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-08-10

Abstract

1. Захват, включающий ладонное основание, первую часть захвата, снабженную тремя исполнительными группами звеньев, вторую часть захвата с оппозитной исполнительной группой звеньев, звенья которых соединены между собой и ладонным основанием вращательными парами с параллельными осями вращения, отличающийся тем, что вторая часть захвата содержит две исполнительные группы звеньев, каждая из которых установлена с возможностью движения в плоскости, расположенной между плоскостями движения исполнительных групп звеньев, соединенных с первой частью захвата.2. Захват по п. 1, отличающийся тем, что каждая исполнительная группа образована тремя звеньями.1. The grip, including the palm base, the first part of the grip, equipped with three executive groups of links, the second part of the grip with an opposed executive group of links, the links of which are connected to each other and the palm base by rotational pairs with parallel rotation axes, characterized in that the second part of the capture contains two executive groups of links, each of which is installed with the possibility of movement in a plane located between the planes of movement of the executive groups of links connected to the first part of the capture. 2. Capture under item 1, characterized in that each executive group is formed by three links.

Description

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при создании исполнительных устройств манипуляторов. Кроме того, захват может использоваться в качестве протеза верхних конечностей инвалидов.The utility model relates to robotics and can be used to create actuators for manipulators. In addition, the grip can be used as a prosthesis for the upper limbs of persons with disabilities.

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, B25J 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 conical compression compression springs, the cable is 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 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. Off-center compression of the spring takes place. 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 on 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.

Известна искусственная кисть, содержащая корпус, палец, два блока пальцев, рычажную систему, силовую пружину и управляющую гибкую тягу, закрепленную на оси корпуса втулку, силовую пружину и приводной блок, включающий стопорный кулачок, пружину, рычаг, гибкую тягу и кинематически связанный с рычажной системой пальца и первым блоком пальцев, а в дистальной части корпуса закреплен подпружиненный стопорный зуб, контактирующий с закрепленной на втором блоке пальцев планкой, причем на первом блоке пальцев размещен нажимной рычаг, воздействующий на стопорный зуб при разведенных пальцах кисти (см. ПИ РФ №2189797, A61F 2/54).Known for an artificial brush comprising a housing, a finger, two finger blocks, a lever system, a power spring and a control flexible traction, a sleeve fixed to the axis of the housing, a power spring and a drive unit including a locking cam, a spring, a lever, a flexible traction and kinematically connected with the lever the finger system and the first block of fingers, and in the distal part of the body, a spring-loaded retaining tooth is fixed in contact with a strap fixed to the second block of fingers, and the pressure lever is located on the first block of fingers, acting th on the locking tooth at a dilution of fingers (see. PI RF №2189797, A61F 2/54).

Недостатком известного решения является сложность конструкции, обусловленная значительным числом рычагов, планок, кинематических пар, соединяющих элементы привода.A disadvantage of the known solution is the complexity of the design, due to a significant number of levers, trims, kinematic pairs connecting the drive elements.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является многопальцевый захват робота, включающий ладонное соединение, связывающее первую и вторую части ладони, при этом первая часть ладони, снабженная тремя исполнительными группами звеньев, каждая из которых соединена с ней вращательной парой, вторая часть ладони снабжена одной исполнительной группой звеньев и соединена с ней вращательной парой. Каждая исполнительная группа звеньев содержит по два звена, а оси вращения всех подвижных соединений выполнены параллельными (см. патент US 20100176615, B25J 15/10, B25J 15/08, A61F 2/54).The closest analogue to the claimed object is a multi-finger grip of the robot, including a palm connection connecting the first and second parts of the palm, the first part of the palm provided with three executive groups of links, each of which is connected to it by a rotary pair, the second part of the palm is equipped with one executive group links and connected to it by a rotational pair. Each executive group of links contains two links, and the axis of rotation of all movable joints are made parallel (see patent US 20100176615, B25J 15/10, B25J 15/08, A61F 2/54).

Недостатком известного решения является ненадежность положения удерживаемого предмета в многопальцевом захвате.A disadvantage of the known solution is the unreliability of the position of the held object in a multi-finger grip.

Это обусловлено тем, что силовое воздействие на удерживаемый объект в известном решении является неуравновешенным. При захвате объекта крайние структурные группы звеньев первой части ладони создают усилия, формирующие опрокидывающий момент относительно исполнительной группы звеньев второй части ладони. Как следствие, при несимметричном положении объекта в захвате происходит его поворот относительно структурной группы звеньев второй части ладони.This is due to the fact that the force effect on the held object in the known solution is unbalanced. When capturing an object, the extreme structural groups of links in the first part of the palm create forces that form a tilting moment relative to the executive group of links in the second part of the palm. As a result, with an asymmetric position of the object in the grip, it rotates relative to the structural group of links in the second part of the palm.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности положения предметов при захвате.The technical problem, which the utility model is aimed at, is to increase the reliability of the position of objects during capture.

Техническая задача решается тем, что в известном захвате, включающем ладонное основание, первую часть захвата, снабженную тремя исполнительными группами звеньев, вторую часть захвата с оппозитной исполнительной группой звеньев, звенья которых соединены между собой и ладонным основанием вращательными парами с параллельными осями вращения, при этом вторая часть захвата содержит две исполнительные группы звеньев, каждая из которых установлена с возможностью движения в плоскости, расположенной между плоскостями движения исполнительных групп звеньев, соединенных с первой частью захвата. Кроме того, каждая исполнительная группа образована тремя подвижными звеньями.The technical problem is solved in that in the known grip, including the palm base, the first part of the grip, equipped with three executive groups of links, the second part of the grip with an opposed executive group of links, the links of which are connected to each other and the palm base by rotational pairs with parallel rotation axes, while the second part of the capture contains two Executive groups of links, each of which is installed with the possibility of movement in a plane located between the planes of movement of the Executive groups of links connected to the first part of the capture. In addition, each executive group is formed by three mobile links.

Полезная модель поясняется схемами: на фиг. 1 представлена кинематическая схема захвата; на фиг. 2 - схема взаимодействия с несимметричным объектом; на фиг. 3 - схема взаимодействия с симметричным объектом.The utility model is illustrated by diagrams: in FIG. 1 shows a kinematic capture scheme; in FIG. 2 is a diagram of an interaction with an asymmetric object; in FIG. 3 is a diagram of interaction with a symmetrical object.

Захват содержит ладонное основание 1 (фиг. 1), первую часть захвата 2, снабженную тремя исполнительными группами звеньев 3, 4, 5 и вторую часть захвата 6 с двумя исполнительными группами звеньев 7 и 8, расположенными оппозитно исполнительным группам звеньев 3-5.The capture contains the palm base 1 (Fig. 1), the first part of the capture 2, equipped with three actuating groups of links 3, 4, 5 and the second part of the grab 6 with two actuating groups of links 7 and 8, located opposite to the executive groups of links 3-5.

Исполнительные группы звеньев 3, 4 и 5 выполнены идентично по конструкции. Каждая исполнительная группа звеньев, например 5, содержит звенья 9, 10 и 11. Звено 9 соединено с ладонным основанием 1 через вращательную пару 12. Звено 10 соединено со звеном 9 вращательной парой 13. Аналогично звено 11 соединяется со звеном 10 через вращательную пару 14. Оси вращения вращательных пар 12-14 параллельны. Звенья каждой из исполнительных групп 3, 4 и 5 имеют возможность двигаться в параллельных плоскостях, перпендикулярных осям вращательных пар.Executive groups of links 3, 4 and 5 are identical in design. Each executive group of links, for example 5, contains links 9, 10 and 11. Link 9 is connected to the palm base 1 through a rotational pair 12. Link 10 is connected to link 9 by a rotary pair 13. Similarly, link 11 is connected to link 10 through a rotary pair 14. The axis of rotation of the rotational pairs 12-14 are parallel. The links of each of the executive groups 3, 4 and 5 have the ability to move in parallel planes perpendicular to the axes of the rotational pairs.

Исполнительные группы звеньев 7 и 8, второй части захвата 6 так же выполнены идентично. Каждая из них, например 8 (фиг. 2), образована тремя звеньями 15, 16 и 17. Звенья соединяются между собой и ладонным основанием вращательными парами: звено 15 с ладонным основанием 1 вращательной парой 18, звено 16 со звеном 15 через вращательную пару 19 и звено 17 со звеном 16 через вращательную пару 20.Executive groups of links 7 and 8, the second part of the gripper 6 are also identical. Each of them, for example 8 (Fig. 2), is formed by three links 15, 16 and 17. The links are connected to each other and the palm base by rotational pairs: link 15 with the palm base 1 by rotational pair 18, link 16 with link 15 through rotational pair 19 and link 17 with link 16 through the rotary pair 20.

Исполнительные группы звеньев установлены с возможностью движения в плоскостях, расположенных между плоскостями движения исполнительных групп звеньев, соединенных с первой частью захвата. Соответственно исполнительная группа звеньев 7 между плоскостями движения исполнительных групп звеньев 3 и 4, а исполнительная группа звеньев 8 между плоскостями движения исполнительных групп звеньев 4 и 5.Executive groups of links are installed with the possibility of movement in planes located between the planes of movement of the executive groups of links connected to the first part of the capture. Accordingly, the executive group of links 7 between the planes of movement of the executive groups of links 3 and 4, and the executive group of links 8 between the planes of motion of the executive groups of links 4 and 5.

Захват работает следующим образом.Capture works as follows.

Захват подводится к объекту до контакта с ладонным основанием 1. Включаются приводы звеньев исполнительных групп 3, 4, 5 первой части захвата 2 и 7, 8 второй части захвата 6. Звенья исполнительных групп движутся в параллельных плоскостях в направлении к поверхности объекта до наступления контакта между ними.The capture is brought to the object before contact with the palm base 1. The actuators of the links of the executive groups 3, 4, 5 of the first part of the grab 2 and 7, 8 of the second part of the grab 6 are turned on. The links of the executive groups move in parallel planes towards the surface of the object until the contact between them.

В зависимости от формы поперечного сечения объекта может происходить следующее.Depending on the cross-sectional shape of the object, the following may occur.

Объект зажимается между звеньев исполнительных групп звеньев 3, 4, 5 и 7, 8 (фиг. 2). При этом, вследствие того, что исполнительные группы звеньев 7 и 8 установлены с возможностью движения в плоскостях, расположенных между плоскостями движения исполнительных групп звеньев 3, 4, 5 обеспечивается рассредоточенное силовое воздействие на объект как со стороны первой части захвата 2, так и со стороны второй части захвата 6, соединенных с первой частью захвата.The object is clamped between the links of the executive groups of links 3, 4, 5 and 7, 8 (Fig. 2). Moreover, due to the fact that the executive groups of links 7 and 8 are installed with the possibility of movement in planes located between the planes of movement of the executive groups of links 3, 4, 5, a distributed force effect on the object is provided both from the side of the first part of the gripper 2 and from the side the second part of the capture 6 connected to the first part of the capture.

С каждой стороны объекта имеет место приложение усилий со стороны исполнительных групп звеньев, разнесенными на расстояние равное, по меньшей мере, расстоянию между плоскостями движения. На первой части захвата 2 расстоянию между исполнительными группами звеньев 3-5. На второй части 6 расстоянию между исполнительными группами звеньев 7-8.On each side of the object there is an application of effort by the executive groups of links spaced at a distance equal to at least the distance between the planes of movement. On the first part of the capture 2, the distance between the Executive groups of links 3-5. In the second part 6, the distance between the executive groups of links 7-8.

Исключается неуравновешенное приложение усилий со стороны звеньев исполнительных групп 3 и 5 на объект, как следствие, даже при нецентральном положении объекта относительно ладонного основания 1 он надежно удерживается.Unbalanced application of efforts from the part of the executive groups 3 and 5 to the object is excluded, as a result, even when the object is off-center relative to the palm base 1, it is reliably held.

На фиг. 3 представлен вариант взаимодействия захвата и габаритного объекта. При этом объект контактирует с ладонным основанием 1, а исполнительные группы звеньев обеспечивают его фиксацию. Силовое воздействие со стороны исполнительных групп звеньев 3, 4, и 5 обеспечивают прижим к ладонному основанию 1 и сдвигающее усилие в направлении вдоль него в направлении ко второй части захвата 6.In FIG. 3 shows a variant of the interaction of the capture and the overall object. In this case, the object is in contact with the palm base 1, and the executive groups of links ensure its fixation. The force from the side of the executive groups of links 3, 4, and 5 provides a clamp to the palm base 1 and a shear force in the direction along it towards the second part of the grip 6.

Силовое воздействие со стороны исполнительных групп звеньев 7 и 8 так же обеспечивают прижим к ладонному основанию 1 и сдвигающее усилие в направлении вдоль, и в направлении к первой части захвата 2.The force from the side of the executive groups of links 7 and 8 also provides a clamp to the palm base 1 and a shear force in the direction along and towards the first part of the grip 2.

Как следствие, сдвигающие составляющие силовых воздействий со стороны исполнительных групп звеньев 3, 4, 5 и 7, 8 уравновешивают друг друга. Наличие двух исполнительных групп звеньев 7 и 8, каждая из которых установлена с возможностью движения в плоскости, расположенной между плоскостями движения исполнительных групп звеньев соответственно 3, 4 и 4, 5 исключает поворот объекта по плоскости ладонного основания за счет приложения нагрузок со стороны исполнительных групп звеньев 3, 4, 5.As a result, the shear components of the force effects from the side of the executive groups of links 3, 4, 5 and 7, 8 balance each other. The presence of two executive groups of links 7 and 8, each of which is installed with the possibility of movement in a plane located between the planes of movement of the executive groups of links, respectively 3, 4 and 4, 5 eliminates the rotation of the object along the plane of the palm base due to the application of loads from the executive groups of links 3, 4, 5.

Выполнение каждой исполнительной группе звеньев с тремя подвижными звеньями создает распределенное приложение нагрузки, обеспечивая большую устойчивость объекта в захвате (фиг. 3).The execution of each executive group of links with three moving links creates a distributed load application, providing greater stability of the object in the capture (Fig. 3).

Таким образом, заявляемое устройство, обеспечивает более надежное удержание объекта в захвате.Thus, the claimed device provides a more reliable retention of the object in the capture.

Claims

1. The grip, including the palm base, the first part of the grip, equipped with three executive groups of links, the second part of the grip with an opposed executive group of links, the links of which are connected to each other and the palm base by rotational pairs with parallel rotation axes, characterized in that the second part of the capture contains two executive groups of links, each of which is installed with the possibility of movement in a plane located between the planes of movement of the executive groups of links connected to the first part of the capture.

2. Capture under item 1, characterized in that each executive group is formed by three links.