RU145920U1

RU145920U1 - MANIPULATOR CAPTURE

Info

Publication number: RU145920U1
Application number: RU2013145723/02U
Authority: RU
Inventors: Иван Геннадьевич Жиденко; Ильдар Мухаметович Кутлубаев; Александр Фаритович Пермяков
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-09-27

Abstract

1. Захват манипулятора, содержащий две пары гибких тяг, пружину, основание и соединенные с ним открытые структурные группы, каждая из которых имеет три звена, при этом звенья соединены вращательными парами через оси вращения, первое звено - с основанием, второе звено - с первым звеном, третье звено - со вторым звеном, при этом третье звено соединено через шатун с первым звеном, две пары гибких тяг соединены одними концами с приводами, отличающийся тем, что он снабжен блоком, установленным с возможностью вращения на оси первого звена, второе звено соединено через шатуны с блоком и коромыслом, установленным на оси первого звена посредством вращательной пары и подпружиненным относительно основания, при этом гибкие тяги другими концами соединены с блоком.2. Захват манипулятора по п.1, отличающийся тем, что пружина выполнена круговой.1. The grip of the manipulator, containing two pairs of flexible rods, a spring, a base and open structural groups connected to it, each of which has three links, while the links are connected by rotational pairs through the axis of rotation, the first link to the base, the second link to the first link, the third link - with the second link, while the third link is connected via a connecting rod to the first link, two pairs of flexible rods are connected at one end to the drives, characterized in that it is provided with a unit mounted to rotate on the axis of the first link, the second link о is connected through connecting rods to a block and a rocker mounted on the axis of the first link by means of a rotational pair and spring-loaded relative to the base, while flexible rods are connected to the block by other ends. 2. The grip of the manipulator according to claim 1, characterized in that the spring is made circular.

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, 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 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 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.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является захват манипулятора, содержащий корпус, соединенные с ним структурные группы, имеющие первую, вторую и третью фаланги, первая соединена с основанием, вторая соединена с первой, третья со второй вращательными парами (US 20110068595 B25J 15/10).The closest analogue to the claimed object is the capture of the manipulator, comprising a housing, structural groups connected to it having a first, second and third phalanx, the first is connected to the base, the second is connected to the first, third and second rotational pairs (US 20110068595 B25J 15/10) .

При этом третья фаланга кинематически связана через шарнирное соединение со вторым. Движение первой и второй фаланги обеспечивается от двух пар гибких тяг, дистальные концы которых соединены с приводами. В состав гибких тяг включены пружины.In this case, the third phalanx is kinematically connected through a swivel to the second. The movement of the first and second phalanx is provided from two pairs of flexible rods, the distal ends of which are connected to the drives. Flexible rods include springs.

Недостатком известного решения является низкие функциональные возможности, обусловленные незначительной величиной усилий, передаваемых через гибкие тяги на вторую (третью) фалангу. Гибкие тяги, обеспечивающие движение второй и третьей фаланги, огибают блок, установленный на оси второго звена. Диаметр блока определяется диаметром гибких тяг. Он, в свою очередь, зависит от величины усилия. Нагрузка на данные тяги значительна, т.к. обеспечивается движение (и преодоление сил) действующих на вторую и третью фалангу. Однако диаметр блока не может быть существенным, т.к. ограничен поперечными размерами фаланги. Малые значения усилий со стороны второй и третьей фаланги снижают область возможного использования. Это преимущественно выполнение кинематических действий и силовых, не требующих больших усилий. Захват не может быть использован при взаимодействии с объектами, требующими приложения больших усилий, например, работа с тяжелым инструментом: молотками, электроинструментом.A disadvantage of the known solution is the low functionality due to the insignificant amount of effort transmitted through the flexible traction to the second (third) phalanx. Flexible rods that provide the movement of the second and third phalanx envelope the block mounted on the axis of the second link. The diameter of the block is determined by the diameter of the flexible rods. It, in turn, depends on the magnitude of the effort. The load on these traction is significant, because movement (and overcoming of forces) acting on the second and third phalanx is provided. However, the diameter of the block cannot be significant, because limited by the transverse dimensions of the phalanx. Small values of efforts from the second and third phalanx reduce the area of possible use. This is mainly the performance of kinematic actions and power, not requiring much effort. Capture cannot be used when interacting with objects that require great effort, for example, working with a heavy tool: hammers, power tools.

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 две пары гибких тяг, пружину, основание и соединенные, с ним открытые структурные группы, каждая из которых имеет три звена, при этом звенья соединены вращательными парами через оси вращения, первое звено - с основанием, второе звено - с первым звеном, третье звено - со вторым звеном, при этом третье звено соединено через шатун с первым звеном, две пары гибких тяг соединены одними концами с приводами, он снабжен блоком, установленным с возможностью вращения на оси первого звена, второе звено соединено через шатуны с блоком и коромыслом, установленным на оси первого звена посредством вращательной пары и подпружиненным относительно основания, при этом гибкие тяги другими концами соединены с блоком, а пружина выполнена круговой.The technical problem is solved in that in the well-known grip of the manipulator, containing two pairs of flexible rods, a spring, a base and open structural groups connected to it, each of which has three links, while the links are connected by rotational pairs through the axis of rotation, the first link from base, the second link with the first link, the third link with the second link, while the third link is connected via a connecting rod to the first link, two pairs of flexible rods are connected at one end to the drives, it is equipped with a unit mounted for rotation on the first link, the second link is connected through connecting rods to the unit and a yoke mounted on the axis by a rotation of the first link pair and a spring-loaded relative to the base, the other ends of the flexible rods are connected to the unit, and the spring is circular.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена кинематическая схема одной структурной группы захвата манипулятора, на фиг.2 объемное изображение структурной группы.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a kinematic diagram of one structural group of a gripper of a manipulator, in Fig. 2 a three-dimensional image of a structural group.

Захват включает в себя основание 1 (фиг.1) несколько структурных групп (на фиг.1 условно показана одна), каждая из которых содержит звенья 2, 3, 4. Звенья соединены вращательными парами: первое звено 2 с основанием 1 - парой 5, второе звено 3 со звеном 2 - парой 6, третье звено 4 со звеном 3 через пару 7. Звено 4 соединено дополнительно со звеном 2 через шатун 8, образующий с каждым из звеньев вращательные пары 9 и 10. На оси вращательной пары 5 установлен с возможностью свободного вращения блок 11. Блок 11 соединен с концами тяг 12 и 13, противоположные концы которых соединяются с приводами (на фиг.1 условно не показаны). Звено 3 соединяется шатуном 14 с коромыслом 15, через вращательные пары 16 и 17. Коромысло 15 соединяется вращательной парой с основанием 1. Кроме того, коромысло 15 дополнительно соединяется с основанием через пружину 18. Шатун 19 соединяется со звеном 3, через вращательную пару 17 и блоком 11 с через вращательную пару 20.The capture includes a base 1 (Fig. 1) of several structural groups (one is conventionally shown in Fig. 1), each of which contains links 2, 3, 4. The links are connected by rotational pairs: the first link 2 with the base 1 is a pair 5, the second link 3 with link 2 - a pair of 6, the third link 4 with link 3 through a pair 7. Link 4 is additionally connected to link 2 through a connecting rod 8, forming with each of the links rotational pairs 9 and 10. On the axis of the rotational pair 5 is installed with the possibility free rotation unit 11. Block 11 is connected to the ends of the rods 12 and 13, the opposite ends of which connected to the actuators (1 are not shown). Link 3 is connected by a connecting rod 14 to the beam 15 through rotational pairs 16 and 17. The beam 15 is connected by a rotary pair to the base 1. In addition, the beam 15 is additionally connected to the base through a spring 18. The connecting rod 19 is connected to the link 3 through the rotary pair 17 and block 11 s through a rotary pair 20.

Пружина 18 может быть выполнена в виде пружины сжатия (фиг.1) или в виде круговой пружины (фиг.2).The spring 18 can be made in the form of a compression spring (figure 1) or in the form of a circular spring (figure 2).

Захват работает следующим образом.Capture works as follows.

При включении привода, обеспечивающего движение звеньев структурной группы по часовой стрелке, создается натяжением в гибкой тяге 13. Гибкая тяга 12 при этом ослабляется. Движение от гибкой тяги 13 передается блоку 11, который поворачивается против часовой стрелки. С блока 11 движение передается шатуну 19 за счет их соединения вращательной парой 20 и далее звену 3 через вращательную пару 17. Звено 3 совершает поворот во вращательной паре 6 относительно звена 2.When you turn on the drive, providing the movement of the links of the structural group in a clockwise direction, it is created by tension in the flexible rod 13. The flexible rod 12 is thus weakened. The movement from the flexible rod 13 is transmitted to the block 11, which rotates counterclockwise. From block 11, the movement is transmitted to the connecting rod 19 due to their connection by the rotary pair 20 and then to link 3 through the rotary pair 17. Link 3 rotates in the rotary pair 6 relative to link 2.

Поворот звена 3 приводит к вращению звено 4 вследствие соединения звена 4 со звеном 2 через шатун 8. Одновременно с этим звено 2 поворачивается против часовой стрелки во вращательной паре 5 вследствие соединения звена 3 с коромыслом 15 через шатун 14. Неизменное положение коромысла 15 относительно основания 1 обеспечивается пружиной 18. Поворот звеньев 2, 3 и 4 происходит до тех пор, пока одно из звеньев не войдет в контакт с захватываемым объектом.The rotation of the link 3 leads to the rotation of the link 4 due to the connection of the link 4 with the link 2 through the connecting rod 8. At the same time, the link 2 rotates counterclockwise in the rotational pair 5 due to the connection of the link 3 to the rocker 15 through the connecting rod 14. The fixed position of the rocker 15 relative to the base 1 provided by the spring 18. The rotation of the links 2, 3 and 4 occurs until one of the links comes into contact with the captured object.

Наиболее вероятным является первоначальное взаимодействие звена 2 с объектом. При этом движение звена 2 прекращается. Продолжающееся движение гибкой тяги 13 и блока 11 обеспечивает движение шатуна 19 и далее звеньев 3 и 4. Одновременно шатун 14 перемещается вправо к вращательной паре 5 и поворачивается против часовой стрелки. Эти движения сопровождаются поворотом коромысла 15 во вращательной паре 5 по часовой стрелке. Пружина 18 сжимается. Поворот звена 3 продолжается до вступления его в контакт с захватываемым объектом. После этого движение звеньев прекращается. Если звено 3 не входит в контакт с захватываемым объектом, то движение звеньев 3 и 4 продолжается до контакта звена 4 с захватываемым объектом. Во всех случаях конструкция захвата обеспечивает взаимодействие, по меньшей мере, двух звеньев структурной группы с захватываемым объектом.The most likely is the initial interaction of link 2 with the object. In this case, the movement of link 2 stops. The continued movement of the flexible rod 13 and block 11 provides movement of the connecting rod 19 and further links 3 and 4. At the same time, the connecting rod 14 moves to the right to the rotational pair 5 and rotates counterclockwise. These movements are accompanied by the rotation of the rocker 15 in the rotational pair 5 clockwise. Spring 18 is compressed. The rotation of link 3 continues until it comes into contact with the captured object. After this, the movement of the links stops. If link 3 does not come into contact with the captured object, then the movement of links 3 and 4 continues until the contact of link 4 with the captured object. In all cases, the design of the capture provides the interaction of at least two links of the structural group with the captured object.

Установка блока 11, на оси вращательной пары 5, с возможностью свободного вращения обеспечивает передачу движения от привода шатуну 19. За счет движения, которого осуществляется движение звена 3, через вращательную пару как при остановленном, так и при свободном звене 2. Это реализуется за счет соединения шатуна со звеном 3 через вращательную пару 17 и с блоком 11, через вращательную пару 20.The installation of the block 11, on the axis of the rotational pair 5, with the possibility of free rotation provides the transmission of movement from the drive to the connecting rod 19. Due to the movement, which is the movement of the link 3, through the rotational pair both when stopped and when the free link 2. This is realized due to connecting the connecting rod with link 3 through the rotational pair 17 and with the block 11, through the rotational pair 20.

При остановке на объекте звена 2, передача движения звену 3 от привода не прекращается. Это обеспечивается поворотом коромысла 15, в паре соединяющей его с основанием 1 и сжатием пружины 18.When you stop at the object link 2, the transmission of movement to link 3 from the drive does not stop. This is achieved by turning the rocker arm 15, in a pair connecting it to the base 1 and compressing the spring 18.

Обеспечивается передача движения от одного привода звену 2 и 3 как при подвижном звене 2, так и при его остановке на захватываемом объекте. Как результат, от одного привода обеспечивается гарантированный контакт с объектом и звена 2 и звена 3. Наличие двух точек контакта, в каждой структурной группе, повышает устойчивость объекта и расширяет возможности применения захвата для работы с тяжелыми объектами и имеющих сложную форму поверхности.The transmission of movement from a single drive to link 2 and 3 is provided both when the movable link 2, and when it stops at the captured object. As a result, guaranteed contact with the object from link 2 and link 3 is provided from one drive. The presence of two contact points in each structural group increases the stability of the object and expands the possibilities of using the gripper for working with heavy objects and having a complex surface shape.

Освобождение удерживаемого объекта производится следующим образом. Привод гибких тяг 12 и 13 включается в реверсивном направлении. Обеспечивается натяжение гибкой тяги 12 и ослабление гибкой тяги 13. Под действием сжатой пружины происходит движение коромысла 15 против часовой стрелки. Что обеспечивает поворот звена 3 и звена 2 по часовой стрелке. Этому движению способствует поворот блока 11 по часовой стрелке и через шатун 19 передается звену 3. Движение звена 3, в свою очередь, через шатун 8 вызывает поворот звена 4 по часовой стрелке во вращательной паре 7. Движение звеньев 2, 3 и 4 направлено от захватываемого объекта, что обеспечивает его освобождение от захвата.The release of the held object is as follows. The drive of the flexible rods 12 and 13 is turned on in the reverse direction. The tension of the flexible rod 12 and the weakening of the flexible rod 13 are provided. Under the action of the compressed spring, the rocker arm 15 moves counterclockwise. That provides the rotation of link 3 and link 2 clockwise. This movement is facilitated by the rotation of the block 11 clockwise and transmitted to the link 3 through the connecting rod 19. The movement of the link 3, in turn, through the connecting rod 8 causes the rotation of the 4 link clockwise in the rotational pair 7. The movement of the links 2, 3 and 4 is directed away from the object, which ensures its release from capture.

Движение от привода подвижным звеньям 2 и 3 передается через дополнительные шатуны: 19 - соединяющего блок 11 со вторым звеном, 14 -соединяющего второе звено с коромыслом 15 установленным на оси поворота звена 2. Жесткость шатунов 14 и 19 и, передаваемые через них усилия, определяются их поперечными размерами и многократно превышают усилия, передаваемые гибкими тягами 12 и 13. Это позволяет выполнить их с размерами, не превышающими поперечные размеры звеньев 2, 3 и 4.The movement from the drive to the movable links 2 and 3 is transmitted through additional connecting rods: 19 - connecting the block 11 with the second link, 14 - connecting the second link with the rocker 15 mounted on the axis of rotation of the link 2. The stiffness of the connecting rods 14 and 19 and the forces transmitted through them are determined their transverse dimensions and many times exceed the forces transmitted by the flexible rods 12 and 13. This allows them to be performed with dimensions not exceeding the transverse dimensions of the links 2, 3 and 4.

Большие значения усилий, передаваемые через шатуны 14, 19 звеньям 3 и 4, обеспечивают повышение силовых воздействий со стороны звеньев на захватываемый объект. Реализуется возможность удерживать объекты с более высокой массой, что обеспечивает расширение номенклатуры захватываемых объектов и расширяет функциональные возможности захвата.Large values of the forces transmitted through the connecting rods 14, 19 to the links 3 and 4, provide an increase in the force effects from the links on the gripping object. The ability to hold objects with a higher mass is realized, which ensures the expansion of the range of captured objects and expands the functionality of capture.

Таким образом, заявляемое устройство, обладает большими функциональными возможностями.Thus, the claimed device has great functionality.

Claims

1. The grip of the manipulator, containing two pairs of flexible rods, a spring, a base and open structural groups connected to it, each of which has three links, while the links are connected by rotational pairs through the axis of rotation, the first link to the base, the second link to the first link, the third link - with the second link, while the third link is connected via a connecting rod to the first link, two pairs of flexible rods are connected at one end to the drives, characterized in that it is provided with a unit mounted to rotate on the axis of the first link, the second link o is connected via connecting rods to a block and a beam mounted on the axis of the first link by means of a rotational pair and spring-loaded relative to the base, while flexible rods are connected to the block by other ends.

2. The capture of the manipulator according to claim 1, characterized in that the spring is made circular.