RU161185U1 - Манипулятор - Google Patents
Манипулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU161185U1 RU161185U1 RU2015112899/02U RU2015112899U RU161185U1 RU 161185 U1 RU161185 U1 RU 161185U1 RU 2015112899/02 U RU2015112899/02 U RU 2015112899/02U RU 2015112899 U RU2015112899 U RU 2015112899U RU 161185 U1 RU161185 U1 RU 161185U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- interacting
- mobility
- force
- slider
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Манипулятор, содержащий систему связанных между собой подвижных звеньев, обеспечивающих пространственное перемещение рабочей головки в виде схвата с подвижными губками, контролируемое устройством для контроля и регистрации силы в направлениях ее подвижности, отличающийся тем, что устройство для контроля и регистрации силы расположено на головке и выполнено в виде совокупности датчиков, каждый из которых регистрирует силу только в одном из направлений подвижности головки и подвижности губок ее схвата, привод которых включает электродвигатель, установленный в корпусе, на валу которого смонтирована муфта из двух частей, одна из которых выполнена с возможностью перемещения вдоль геометрической оси вала и связана с ходовым винтом, взаимодействующим с ползуном, установленным в линейных направляющих корпуса и связанным с рычажным механизмом, соединенным с губками, при этом на винте со стороны подвижной части муфты установлен подшипник качения с наружной обоймой, несущей упор, взаимодействующий с датчиком силы зажима губок схвата, а корпус в направлении, перпендикулярном оси электродвигателя, соединен со вторым ползуном, установленным с возможностью линейного перемещения в его корпусе и взаимодействующим с датчиком силы в направлении подвижности по координате Y, при этом второй корпус ползуна связан с третьим ползуном, смонтированным в соответствующем корпусе и взаимодействующим с датчиком силы в направлении подвижности по координате X, причем третий корпус связан с планшайбой, несущей консоль, с расположенным на ней датчиком силы, взаимодействующим с поводком, соединенным с зубчатым колесом одноступенчатой передач
Description
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к конструкциям манипуляторов и роботов, предназначенных, в частности, для управления технологическими процессами или объектами любого назначения путем воздействия на соответствующие пульты, расположенные дистанционно в экстремальной среде, отличающейся, например, низкими температурами.
Манипуляционные системы, которые могут корректировать свои действия на основе информации о внешней среде и о взаимодействия с нею, принято называть адаптивными. С их применением связано в настоящее время одно из перспективных направлений в автоматизации производства.
Размещение датчиков усилия в руке манипулятора позволяет получать информацию о микроперемещениях рабочего органа манипулятора относительно внешних предметов. Податливость элементов конструкции, расположенных «до» датчика усилия, не снижает точности такого измерения перемещений. Тем самым использование датчиков усилия позволяет в ряде задач снизить требования к жесткости конструкции манипулятора. Следует отметить, что при управлении такими системами как пульты, весьма важна информация о внутренних напряжениях и деформациях.
Оснащенную датчиками усилия манипуляционную систему, при управлении которой используется информация, поступающая от этих датчиков, называют манипуляционной системой с силомоментным (силовым) очувствлением.
В качестве прототипа полезной модели выбран антропоморфный манипулятор с тремя направлениями подвижности, представляющий собой систему, связанных между собой, подвижных звеньев в виде поворотной колонны и двух рычагов, последний из которых несет рабочую головку с ее функциональными элементами и которым в целом обеспечивается пространственное перемещение для выполнения заданной технологической функции. Каждое из звеньев манипулятора приводится во вращение своим электродвигателем. К последнему звену в области рабочей головки крепится устройство регистрации сил и моментов в направлении соответствующей подвижности, представленное в виде многокомпонентного датчика [Гориневский Д.М., Управление манипуляционными системами на основе информации об усилиях, Москва, издательская фирма «Физико-математическая литература», 1994, с. 221].
Типичным для конструкции многокомпонентного датчика является использование упругого элемента, чувствительного сразу к нескольким компонентам силы и момента. Одна из наиболее распространенных и, в частности, примененных в прототипе, конструкций упругого элемента трехкомпонентного тензорезисторного датчика - крестообразный упругий элемент. Он включает два жестких фланца - внутренний и внешний, которые соединены посредством четырех упругих балок с сечением, вытянутым в плоскости датчика. Четыре пары тензорезисторов, наклеенных на противоположные грани каждой балки, включены в четыре полумоста.
Недостатком применения многокомпонентных датчиков в
манипуляционных системах является отсутствие избирательности к действию отдельных компонент нагрузки (силы, момента), что приводит к значительному взаимовлиянию. Другими словами, имеет место перекрестное влияние на показания каждого канала, т.е. влияние не измеряемых компонент может быть весьма значительным, что приводит к необходимости насыщения системы управления (очувствления) манипулятором дополнительными электронными средствами, корректирующими и устраняющими взаимовлияние и, в конечном итоге, усложняющими эту систему управления и снижающими надежность ее работы.
Таким образом, задачей полезной модели является повышение точности управления манипулятором за счет исключения многокомпонентного датчика из системы его управления.
Поставленная задача решается за счет того, что в манипуляторе, содержащем систему, связанных между собой, подвижных звеньев, обеспечивающих пространственное перемещение рабочей головки в виде схвата с подвижными губками, контролируемое устройством регистрации силы в направлениях ее подвижности, устройство для контроля и регистрации силы расположено на головке и выполнено в виде совокупности датчиков, каждый из которых регистрирует силу только в одном из направлений подвижности головки и подвижности губок ее схвата, привод которых включает электродвигатель, установленный в корпусе, на валу которого смонтирована муфта из двух частей, одна из которых выполнена с возможностью перемещения вдоль геометрической оси вала и связана с ходовым винтом, взаимодействующим с ползуном, установленным в линейных направляющих корпуса и связанным с рычажным механизмом, соединенным с губками, при этом на винте со стороны подвижной части муфты установлен подшипник качения с наружной обоймой, несущей упор, взаимодействующий с датчиком силы зажима губок схвата, а корпус в направлении перпендикулярном оси электродвигателя соединен со вторым ползуном, установленным с возможностью линейного перемещения в его корпусе и взаимодействующим с датчиком силы в направлении подвижности по координате Y, при этом второй корпус связан с третьим ползуном, смонтированным в соответствующем корпусе и взаимодействующим с датчиком силы в направлении подвижности по координате X, причем третий корпус связан с планшайбой, несущей консоль, с расположенным на ней датчиком силы, взаимодействующим с поводком, соединенным с зубчатым колесом одноступенчатой передачи, включающей электродвигатель соосным вышеупомянутому электродвигателю, и планшайбе, с которой совместно смонтированы в подшипниках их общего корпуса, связанного с последним из звеньев манипулятора.
Техническая результат полезной модели состоит в том, что система очувствления манипулятора, выполнена в виде системы однокомпонентных датчиков, расположенных на рабочей головке манипулятора и защищенных направляющими корпусами от влияния перекрестных сил и моментов, что ведет к повышению точности управления манипулятором.
На фиг. 1 дано схематическое изображение манипулятора;
На фиг. 2 дано изображение кинематической схемы рабочей головки.
Манипулятор (фиг. 1) содержит звено 1 с приводом его перемещения в виде электродвигателя 2, обеспечивающего перемещение рабочей головки 3 по координате «Z». На направляющей 4 звена 1 смонтировано звено 5, имеющее возможность вертикального перемещения, т.е. перемещения по координате «Y». В свою очередь, звено 5 связано с последним звеном 6, несущим на своем конце рабочую головку 3 и обеспечивающим перемещение головки 3 по координате «X». Звено 5 и звено 6 приводятся в движение соответствующими электродвигателями 7 и 8. Рабочая головка 3 (фиг. 2) снабжена функциональным элементом в виде схвата, представленного подвижными губками 9, закрепленными на каретках 10, смонтированных на корпусе 11 с возможностью встречного линейного перемещения. В корпусе 11 расположен электродвигатель 12, на валу которого установлена муфта, состоящая из двух частей 13 и 14, при этом часть 14 является подвижной по отношению к части 13 и имеет возможность перемещения вдоль геометрической оси вала электродвигателя 12. Подвижная часть 14 связана с ходовым винтом 15, взаимодействующим по принципу «винт-гайка» с ползуном 16, установленным в линейных направляющих корпуса 11. Ползун 16, в свою очередь, через систему шарнирно связанных рычагов 17, образующих рычажную передачу, соединен шарнирно с каретками 10, несущими губки 9. На винте 15 со стороны подвижной части 14 муфты закреплен подшипник качения 18, установленный в корпусе 11 по скользящей посадке. Наружная обойма подшипника 18 связана с упором 19, который имеет возможность взаимодействия с однокомпонентным датчиком силы 20, зафиксированным на корпусе 11, который в направлении перпендикулярном оси электродвигателя 12 закреплен на втором ползуне 21, размещенном в линейных направляющих 22 второго корпуса 23. Ползун 21 упирается корпусом 23 через датчик силы 24, фиксирующий силу в направлении подвижности по координате «Y». Второй корпус 23 связан с третьим ползуном 25, смонтированным в линейных направляющих 26 третьего корпуса 27. Ползун 25 упирается в корпус 27 через датчик силы 28, фиксирующий усилие в направлении подвижности по координате «X». Корпус 27 закреплен на планшайбе 29, установленной в подшипниковой опоре 30 корпуса 31, связанного с концом последнего звена 6 манипулятора. В корпусе 31 расположена одноступенчатая зубчатая передача, включающая шестерню 32, колесо 33 и электродвигатель 34. Колесо 33 смонтировано соосно с электродвигателем 12 перемещения губок 9 схвата, а также оно взаимодействует с соосной ему планшайбой 29 посредством поводка 35, между которым и консолью 36, связанной с планшайбой 29, установлен датчик силы 37. Последний закреплен на консоли 36. Следует отметить, что под каждым из датчиков силы 24, 28 и 37 понимается совокупность двух однокомпонентных датчиков, каждый из которых регистрирует приложенную к нему силу в одном из двух противоположных направлений. Работает манипулятор следующим образом.
Включая в работу электроприводы 2, 7 и 8 (фиг. 1) звеньев 1, 5 и 6, рабочую головку 3 со схватом подводят к объекту манипулирования, например, поворотному регулятору одного из параметров какого-либо технологического процесса. Захват объекта осуществляется сближением губок 9 (фиг. 2) и доведения их до контакта с объектом. Эта операция проводится включением электродвигателя 12, от которого через муфту (части 13 и 14) вращение передается на винт 15, что приводит к движению ползуна направо и его последующее воздействие на систему рычагов 17, перемещающих каретки 10 с губками 9. После контакта губок 9 с объектом ползун 16 останавливается, а винт 15 продолжает поступательное перемещение направо, обеспечиваемое подвижной частью 14 муфты. С винтом 15 перемещается и подшипник 18 и, связанный с ним, упор 19, который взаимодействует с датчиком 20, развивая на него давление с силой заранее установленной величины, при достижении которой по соответствующему сигналу электродвигатель 12 останавливается. Таким образом, фиксируется определенная величина силы сжатия объекта губками 9. Возникающие силы на звенья манипулятора по направлениям подвижности «Y» и «X» лимитируются соответствующими датчиками 24 и 28. Этот процесс является следствием передачи сил, возникающих на головке 3, последовательно с корпуса 11 на ползун 21 и с его корпуса 23 на ползун 25. Передача крутящего момента на схват происходит при включении электродвигателя 34 и подключении, таким образом, к работе зубчатой передачи, колесо 33 которой несет поводок 35, взаимодействующий с консолью 36 планшайбы 29 через датчик 37. Следует отметить, что все элементы схвата, заключенные в корпусах 11, 23 и 27, смонтированы на планшайбе 29. При достижении на схвате крутящего момента некоторой лимитированной величины произойдет увеличение силы давления на датчик 37 со стороны поводка 35. Как только сила достигнет заранее установленной величины, датчик 37 даст команду на остановку электродвигателя 34.
Испытания опытного образца манипулятора полностью подтвердили его эффективность в плане достижения поставленных полезной моделью задач.
Claims (1)
- Манипулятор, содержащий систему связанных между собой подвижных звеньев, обеспечивающих пространственное перемещение рабочей головки в виде схвата с подвижными губками, контролируемое устройством для контроля и регистрации силы в направлениях ее подвижности, отличающийся тем, что устройство для контроля и регистрации силы расположено на головке и выполнено в виде совокупности датчиков, каждый из которых регистрирует силу только в одном из направлений подвижности головки и подвижности губок ее схвата, привод которых включает электродвигатель, установленный в корпусе, на валу которого смонтирована муфта из двух частей, одна из которых выполнена с возможностью перемещения вдоль геометрической оси вала и связана с ходовым винтом, взаимодействующим с ползуном, установленным в линейных направляющих корпуса и связанным с рычажным механизмом, соединенным с губками, при этом на винте со стороны подвижной части муфты установлен подшипник качения с наружной обоймой, несущей упор, взаимодействующий с датчиком силы зажима губок схвата, а корпус в направлении, перпендикулярном оси электродвигателя, соединен со вторым ползуном, установленным с возможностью линейного перемещения в его корпусе и взаимодействующим с датчиком силы в направлении подвижности по координате Y, при этом второй корпус ползуна связан с третьим ползуном, смонтированным в соответствующем корпусе и взаимодействующим с датчиком силы в направлении подвижности по координате X, причем третий корпус связан с планшайбой, несущей консоль, с расположенным на ней датчиком силы, взаимодействующим с поводком, соединенным с зубчатым колесом одноступенчатой передачи, включающей электродвигатель, соосный вышеупомянутому электродвигателю и планшайбе, с которой совместно смонтированы в подшипниках их общего корпуса, связанного с последним из звеньев манипулятора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112899/02U RU161185U1 (ru) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Манипулятор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112899/02U RU161185U1 (ru) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Манипулятор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU161185U1 true RU161185U1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55660003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015112899/02U RU161185U1 (ru) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Манипулятор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU161185U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021118385A1 (ru) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Захватное устройство и способ его работы |
RU2756228C2 (ru) * | 2017-02-28 | 2021-09-28 | Филль Гезелльшафт М.Б.Х. | Робот с сочлененной рукой и способ обработки резанием заготовки посредством робота с сочлененной рукой |
RU219088U1 (ru) * | 2019-12-10 | 2023-06-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Захватное устройство |
-
2015
- 2015-04-08 RU RU2015112899/02U patent/RU161185U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756228C2 (ru) * | 2017-02-28 | 2021-09-28 | Филль Гезелльшафт М.Б.Х. | Робот с сочлененной рукой и способ обработки резанием заготовки посредством робота с сочлененной рукой |
US11279029B2 (en) | 2017-02-28 | 2022-03-22 | Fill Gesellschaft M.B.H. | Articulated-arm robot and method for machining a workpiece by means of the articulated-arm robot |
WO2021118385A1 (ru) * | 2019-12-10 | 2021-06-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Захватное устройство и способ его работы |
RU219088U1 (ru) * | 2019-12-10 | 2023-06-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Захватное устройство |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10252424B2 (en) | Systems and methods for control of robotic manipulation | |
CN108698223B (zh) | 机器人关节和具有至少一个这种机器人关节的机器人 | |
Fang et al. | Motion control of a tendon-based parallel manipulator using optimal tension distribution | |
US4680523A (en) | Apparatus and method for handling articles in automated assembly processes | |
JP7086531B2 (ja) | ロボットハンド、ロボット装置、ロボットハンドの制御方法、物品の製造方法、制御プログラム及び記録媒体 | |
Gosselin et al. | A friendly beast of burden: A human-assistive robot for handling large payloads | |
JP4625110B2 (ja) | 把握型ハンド | |
US20180297197A1 (en) | Method of teaching robot and robotic arm control device | |
JP7058929B2 (ja) | 駆動装置、ロボット装置、制御方法、物品の製造方法、制御プログラム、および記録媒体 | |
US9193573B1 (en) | Process for measuring and controlling extension of scissor linkage systems | |
CN101116968A (zh) | 六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法 | |
CN102152314A (zh) | 触感装置中的夹持力反馈系统 | |
CN110944808A (zh) | 铰接臂机械手的装置和确定铰接臂机械手的端部执行器的支架的位置的方法 | |
RU161185U1 (ru) | Манипулятор | |
JP2018058181A (ja) | 外乱オブザーバ及びロボット制御装置 | |
KR101050229B1 (ko) | 토크 센서를 갖는 로봇 손 | |
US20230063392A1 (en) | Robotic device | |
CN103817682A (zh) | 一种关节式力反馈遥操作主手 | |
US11370130B2 (en) | Gripping system and gripping method | |
CN108858145B (zh) | 一种双柔性机器人同步运动控制装置与方法 | |
KR102279329B1 (ko) | 로봇 교시 시스템 | |
JP5797761B2 (ja) | 球面で作用するオリエンテーション装置の調節を分析して改善するために非線形に作用する測定装置 | |
Leu et al. | Effect of mechanical compliance on deflection of robot manipulators | |
JP2624830B2 (ja) | バイラテラルマスタスレーブマニピュレータ | |
Megalingam et al. | Test Setup for Analysis of Torque on DC Motor Shaft and its Possible Applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170409 |