RU169864U1 - Copy manipulator driver - Google Patents

Copy manipulator driver Download PDF

Info

Publication number
RU169864U1
RU169864U1 RU2016128020U RU2016128020U RU169864U1 RU 169864 U1 RU169864 U1 RU 169864U1 RU 2016128020 U RU2016128020 U RU 2016128020U RU 2016128020 U RU2016128020 U RU 2016128020U RU 169864 U1 RU169864 U1 RU 169864U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
actuator
functional element
operator
shoulder
driver
Prior art date
Application number
RU2016128020U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Петрович Батрашкин
Алексей Анатольевич Богданов
Марат Рамилевич Иксанов
Ильдар Мухаметович Кутлубаев
Александр Фаритович Пермяков
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2016128020U priority Critical patent/RU169864U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU169864U1 publication Critical patent/RU169864U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J3/00Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

Заявленная полезная модель относится к области робототехники и может быть использована при создании копирующих манипуляторов. Заявленное задающее устройство содержит плечо, предплечье и руку, соединенные между собой посредством соответствующих вращательных пар. Во вращательных парах установлены датчики угла поворота и вращательные приводы. Данные с датчиков угла поворота передаются на функциональный элемент, который сравнивает эти данные с соответствующими данными исполнительного устройства. По итогам сравнения функциональный элемент формирует сигнал для вращательных приводов, пропорциональный разности данных. Технический результат заключается в обеспечении обратной связи без ухудшения других характеристик устройства.1 з.п. ф-лы, 6 ил.The claimed utility model relates to the field of robotics and can be used to create copy manipulators. The claimed master device comprises a shoulder, a forearm and a hand connected to each other by means of corresponding rotational pairs. Rotational pairs are equipped with angle sensors and rotary drives. Data from the angle sensors is transmitted to a functional element that compares this data with the corresponding data of the actuator. Based on the results of the comparison, the functional element generates a signal for rotary drives proportional to the data difference. The technical result consists in providing feedback without impairing other characteristics of the device. f-ly, 6 ill.

Description

Полезная модель относится к области робототехники и может быть использована при создании задающих систем копирующих манипуляторов, в том числе управляющих систем антропоморфных роботов.The utility model relates to the field of robotics and can be used to create master systems of copying manipulators, including control systems of anthropomorphic robots.

Копирующие манипуляторы - системы, которые состоят из двух механизмов - задающего и исполнительного, т.н. master-slave устройства. Такие манипуляторы необходимы главным образом для производства работ в условиях, опасных для жизнедеятельности человеческого организма, например в зонах высоких температур, радиации, химически активных сред и т.д. Задающий механизм обычно представляет собой устройство с кинематической схемой, подобной схеме манипулятора, и крепится на теле оператора. Следящие механизмы отслеживают движения оператора и передают их на исполнительный механизм - непосредственно манипулятор.Copying manipulators - systems that consist of two mechanisms - master and executive, the so-called master-slave device. Such manipulators are necessary mainly for work in conditions dangerous to the life of the human body, for example, in areas of high temperatures, radiation, chemically active environments, etc. The master mechanism is usually a device with a kinematic diagram similar to that of a manipulator, and is mounted on the body of the operator. Tracking mechanisms track the movements of the operator and transmit them to the actuator - the manipulator itself.

Крайне перспективным выглядит использование таких систем особенно при разработке систем управления антропоморфных (человекоподобных) роботов. Роботы, управляемые таким образом, в перспективе могли бы заменить людей в таких опасных видах деятельности, как тушение пожаров, работа с опасными материалами, спасательные операции, работа в открытом космосе и многих других. Преимуществом именно антропоморфных роботов в данном случае является то, что двуногий, двурукий робот с кинематической схемой, аналогичной человеческой, способен работать в зданиях или с техникой, изначально предназначенной для людей. Другим преимуществом является простота управления за счет схемы робота, аналогичной кинематической схеме тела человека, оператор может, например, при помощи систем дополненной реальности управлять роботом так, как будто он сам совершает все действия.The use of such systems looks especially promising especially when developing control systems for anthropomorphic (humanoid) robots. Robots controlled in this way could potentially replace people in such dangerous activities as putting out fires, working with hazardous materials, rescue operations, working in outer space and many others. The advantage of anthropomorphic robots in this case is that a two-legged, two-armed robot with a kinematic scheme similar to a human one is able to work in buildings or with equipment originally intended for humans. Another advantage is the ease of control due to the robot circuit, similar to the kinematic diagram of the human body, the operator can, for example, using augmented reality systems to control the robot as if he himself performs all the actions.

Крайне важным при создании копирующих манипуляторов является вопрос обеспечения обратной связи от манипулятора к оператору. Особенно это становится актуальным при работе с хрупкими или опасными материалами в отсутствие прямой видимости оператором действий манипулятора. Ведь с учетом большой потенциальной силы, заложенной в механизмы исполнительного механизма, в случае, если оператор не сможет чувствовать препятствия, возможно повреждение материала.It is extremely important when creating copying manipulators is the issue of providing feedback from the manipulator to the operator. This becomes especially relevant when working with brittle or hazardous materials in the absence of direct visibility by the operator of the manipulator's actions. Indeed, given the great potential force embedded in the mechanisms of the actuator, if the operator cannot feel the obstacles, material damage is possible.

Одним из возможных решений данной проблемы является использование датчиков силы, чаще всего пружинных динамометров. Примером реализации таких решений является, например, решение, раскрытое в международной заявке WO 2004026540 A1, опубл. 01.04.2004. Однако такой подход имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, динамометры (особенно пружинные) имеют достаточно высокий порог чувствительности, что ограничивает их область применения. Во-вторых, использование дополнительных систем пружин существенно усложняет конструкцию исполнительного устройства и не позволяет реализовать схему антропоморфного робота.One of the possible solutions to this problem is the use of force sensors, most often spring dynamometers. An example of the implementation of such solutions is, for example, the solution disclosed in international application WO 2004026540 A1, publ. 04/01/2004. However, this approach has a number of significant drawbacks. Firstly, dynamometers (especially spring ones) have a rather high threshold of sensitivity, which limits their scope. Secondly, the use of additional spring systems significantly complicates the design of the actuator and does not allow the implementation of an anthropomorphic robot circuit.

Другим возможным подходом может стать использование контактных датчиков (например, решения по патентам JP 2002059380 А и US 4302138 А), в том числе емкостных или пьезоэлектрических. Данный подход позволяет решить проблему обратной связи без перегрузки кинематической схемы задающего устройства большим количеством пружин, а также существенно снизить верхний порог чувствительности. Однако контактные датчики являются достаточно уязвимыми при работе с агрессивной средой. Также, в случае, например, работы с грязными материалами возможно замазывание датчика с существенным снижением его чувствительности. Другим недостатком такого подхода является то, что чувствительная область ограничивается количеством датчиков. Таким образом, для обеспечения должного уровня обратной связи необходимо (для больших антропоморфных роботов, размером с человека) крайне большое количество датчиков, что усложняет процесс изготовления и обслуживания, а также снижает общую надежность системы.Another possible approach may be the use of contact sensors (for example, solutions according to the patents JP 2002059380 A and US 4302138 A), including capacitive or piezoelectric. This approach allows us to solve the feedback problem without overloading the kinematic circuit of the master device with a large number of springs, and also significantly reduce the upper sensitivity threshold. However, contact sensors are quite vulnerable when working with aggressive environments. Also, in the case, for example, of working with dirty materials, it is possible to cover the sensor with a significant decrease in its sensitivity. Another disadvantage of this approach is that the sensitive area is limited by the number of sensors. Thus, to ensure the proper level of feedback, it is necessary (for large anthropomorphic robots the size of a person) an extremely large number of sensors, which complicates the manufacturing and maintenance process, and also reduces the overall reliability of the system.

Отдельно стоит рассмотреть существующие варианты осуществления непосредственно задающих механизмов.Separately, it is worth considering the existing options for directly setting mechanisms.

Из уровня техники известно решение - HUMAN BODY MOTION REPRODUCING DEVICE (JP H0 7299773 А, опубл. 14.11.1995). Устройство включает датчики движения и динамометры. При помощи датчиков движения фиксируются движения оператора, при помощи динамометров измеряется приложенная оператором сила. Данные обрабатываются и передаются на исполнительный механизм. Такое задающее устройство является сложным в реализации из-за сложности изготовления и использования множества датчиков движения. Также такая конструкция задающего механизма не позволяет реализовать обратную связь.The prior art solution is known - HUMAN BODY MOTION REPRODUCING DEVICE (JP H0 7299773 A, publ. 11/14/1995). The device includes motion sensors and dynamometers. With the help of motion sensors, the operator’s movements are recorded, with the help of dynamometers the force applied by the operator is measured. Data is processed and transmitted to the actuator. Such a driver is difficult to implement because of the complexity of manufacturing and using multiple motion sensors. Also, such a design of the driving mechanism does not allow for feedback.

Из уровня техники известно решение другого типа - Hand position/measurement control system (US 4986280 А, опубл. 22.01.1991). Описанное устройство представляет собой ряд звеньев, соединенных между собой и закрепляемых на кисти оператора. Для определения движения, а также силы, прикладываемой оператором, используются угловые датчики Холла. Устройство позволяет максимально точно определять силу и направление движений оператора, однако обратная связь не реализована.The prior art knows a solution of a different type - Hand position / measurement control system (US 4986280 A, publ. 22.01.1991). The described device is a series of links interconnected and fixed to the operator’s brush. To determine the movement, as well as the force applied by the operator, angular Hall sensors are used. The device allows you to accurately determine the strength and direction of movement of the operator, however, feedback is not implemented.

Задачей настоящей полезной модели является создание задающего устройства с обратной связью, лишенного недостатков, присущих известным аналогам. При этом такое устройство должно быть простым в изготовлении и обслуживании, не иметь излишнего количества датчиков, применимо при создании антропоморфных систем.The objective of this utility model is to create a driver with feedback, devoid of the disadvantages inherent in known analogues. Moreover, such a device should be simple to manufacture and maintain, not have an excessive number of sensors, applicable when creating anthropomorphic systems.

Технический результат, достижение которого обеспечивается при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в обеспечении обратной связи без усложнения конструкции задающего устройства при отсутствии специальных дополнительных требований к исполнительному устройству.The technical result, which is achieved by the implementation of this utility model, is to provide feedback without complicating the design of the master device in the absence of special additional requirements for the executive device.

Достижение технического результата обеспечивается за счет добавления в конструкцию задающего устройства копирующего манипулятора функционального элемента, выполненного с возможностью сравнения углов поворота частей задающего устройства и полученных от исполнительного устройства углов поворота частей исполнительного устройства. При этом в случае отличия углов поворота частей задающего устройства от соответствующих углов поворота частей исполнительного устройства упомянутый функциональный элемент формирует сигнал, который блокирует дальнейшее движение частей задающего устройства, что для оператора означает наличие препятствия.The achievement of the technical result is achieved by adding to the design of the driver of the copying device a functional element configured to compare the rotation angles of the parts of the driver and the rotation angles of the parts of the actuator received from the actuator. In this case, if the angles of rotation of the parts of the driver are different from the corresponding angles of rotation of the parts of the actuator, the said functional element generates a signal that blocks the further movement of the parts of the driver, which for the operator means the presence of an obstacle.

Вышеуказанные атрибуты, черты и преимущества настоящей полезной модели, а также способы их достижения станут более ясными и понятными после ознакомления со следующим описанием способов и форм реализации полезной модели, дополненного соответствующими чертежами, в которых:The above attributes, features and advantages of the present utility model, as well as methods for their achievement will become more clear and understandable after reading the following description of the methods and forms of implementation of the utility model, supplemented by relevant drawings, in which:

Фиг. 1 показывает схематично кинематические схемы задающего и исполнительного устройства.FIG. 1 shows schematically kinematic diagrams of a driver and an actuator.

Фиг. 2 показывает вариант осуществления вращательной пары соединения плечо - корпус задающего устройства.FIG. 2 shows an embodiment of a rotational pair of a shoulder-housing connection of a driver.

Фиг. 3 показывает вариант осуществления вращательной пары соединения плечо - предплечье задающего устройства.FIG. 3 shows an embodiment of a rotational pair of a shoulder-forearm connection of a driver.

Фиг. 4 показывает один из вариантов осуществления соединения плечо - предплечье исполнительного механизма.FIG. 4 shows one embodiment of a shoulder-forearm connection of an actuator.

Фиг. 5 показывает один из вариантов осуществления соединения плечо - корпус исполнительного механизма.FIG. 5 shows one embodiment of a shoulder-actuator connection.

Фиг. 6 показывает вариант осуществления работы функционального элемента на примере коммутации соединений плечо - предплечье задающего и исполнительного устройств.FIG. 6 shows an embodiment of the operation of a functional element by the example of switching the shoulder-forearm joints of the master and actuator.

Стоит отметить, что для лучшего понимания сущности настоящей полезной модели работа заявленного задающего устройства будет показана на примере осуществления целиком копирующего манипулятора, однако, стоит понимать, что правовая охрана на исполнительный механизм не испрашивается.It is worth noting that for a better understanding of the essence of this utility model, the operation of the claimed master device will be shown on the example of the implementation of a fully copying manipulator, however, it is worthwhile to understand that legal protection for the actuator is not claimed.

Копирующий манипулятор содержит задающее (1) и исполнительное (2) устройства. Задающее устройство (1) закреплено на корпусе оператора (3) и включает плечо (4), предплечье (5) и кисть (6). Плечо (4) соединено с корпусом (3) вращательной парой (7) с двумя осями вращения (8 и 9). Предплечье (5) соединено с плечом вращательной парой (10) с осью вращения соосной оси вращательной пары (11) плечо (12) - предплечье (13) оператора. Плечо (4) выполнено в виде двух звеньев (14) и (15), соединенных между собой поступательной парой (16). Все вращательные пары оснащены приборами замера относительного движения. Для вращательной пары (7) - это энкодеры (17 и 18). Для вращательной пары (10) - это энкодер (19). Поступательная пара оснащена линейным датчиком относительного движения (условно не показан). Энкодеры установлены во вращательных парах и могут быть выполнены на основе магнитных или оптических датчиков угла поворота. В другом варианте возможно осуществление датчиков угла поворота аналогично решению, раскрытому в патенте US 4986280 А.The copy manipulator contains a master (1) and an executive (2) device. The master device (1) is mounted on the operator's housing (3) and includes a shoulder (4), a forearm (5) and a wrist (6). The shoulder (4) is connected to the housing (3) by a rotary pair (7) with two rotation axes (8 and 9). The forearm (5) is connected to the shoulder by a rotary pair (10) with the axis of rotation of the coaxial axis of the rotational pair (11), the shoulder (12) is the forearm (13) of the operator. The shoulder (4) is made in the form of two links (14) and (15), interconnected by a translational pair (16). All rotational pairs are equipped with relative motion measuring devices. For a rotary pair (7), these are encoders (17 and 18). For a rotary pair (10), this is an encoder (19). The translational pair is equipped with a linear relative motion sensor (not conventionally shown). Encoders are mounted in rotational pairs and can be made on the basis of magnetic or optical angle sensors. In another embodiment, it is possible to implement angle sensors similar to the solution disclosed in US Pat. No. 4,986,280 A.

Задающее устройство (1) соединено с предплечьем оператора (13) через ложемент (20), что обеспечивает удобство фиксации задающего механизма на теле оператора и общее удобство работы, что способствует реализации основного назначения задающего устройства - работе в составе копирующего манипулятора.The master device (1) is connected to the forearm of the operator (13) through the lodgement (20), which provides the convenience of fixing the master mechanism on the operator’s body and the general convenience of operation, which contributes to the implementation of the main purpose of the master device - work as part of the copy manipulator.

Вращательные пары задающего устройства (1) оснащены индивидуальными приводами по степеням подвижности. Вращательная пара (7) соответственно - приводом 21 - вращение вокруг оси (8), приводом 22 - вращение вокруг оси (9). Вращательная пара (10) - приводом (23). Для управления приводами (21-23) используется функциональный элемент (24). Функциональный элемент (24) конструктивно связан с другими элементами задающего устройства при помощи сборочных операций. Функциональный элемент (24) может быть реализован на базе аналоговой схемы сравнения сигналов или на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), или на базе микропроцессора. В другом варианте функциональный элемент (24) может быть реализован как часть общего блока управления, который может быть выполнен как часть задающего устройства.The rotational pairs of the driver (1) are equipped with individual drives in terms of mobility. The rotational pair (7), respectively - by the drive 21 - rotation around the axis (8), by the drive 22 - rotation around the axis (9). Rotational pair (10) - driven (23). To control the actuators (21-23), a functional element (24) is used. Functional element (24) is structurally connected with other elements of the master device using assembly operations. Functional element (24) can be implemented on the basis of an analog signal comparison circuit or on the basis of a programmable logic integrated circuit (FPGA), or on the basis of a microprocessor. In another embodiment, the functional element (24) can be implemented as part of a common control unit, which can be performed as part of a master device.

Исполнительное устройство (2) в одном из вариантов осуществления оснащено датчиками относительного движения (энкодерами) по каждой степени подвижности, по схеме, в целом аналогичной схеме задающего устройства. Например, во вращательной паре (25), соединяющей плечо (26) и предплечье (27), установлен энкодер (28). Аналогично датчики (29 и 30) установлены по степеням подвижности (31 и 32) вращательной пары (33), соединяющей плечо (26) исполнительного устройства (2) с корпусом (3).The actuator (2) in one embodiment is equipped with relative motion sensors (encoders) for each degree of mobility, according to a scheme that is generally similar to that of the driver. For example, in a rotational pair (25) connecting the shoulder (26) and the forearm (27), an encoder (28) is installed. Similarly, the sensors (29 and 30) are installed according to the degrees of mobility (31 and 32) of the rotary pair (33) connecting the shoulder (26) of the actuator (2) with the housing (3).

При этом функциональный элемент (24) выполнен с возможностью (т.е. имеет соответствующие разъемы и способен принимать соответствующие сигналы) получения данных от датчиков относительных углов поворота звеньев задающего устройства (28-30). Также, функциональный элемент (24) помимо конструктивной связи с другими элементами задающего устройства (1) информационно связан с энкодерами (17-19) задающего устройства (1). Таким образом, функциональный элемент (24) получает данные об относительных углах поворота звеньев задающего устройства, а также выполнен с возможностью получения аналогичных данных от исполнительного устройства - энкодеров (28-30). При этом функциональный элемент (24) имеет возможность проводить сравнение получаемых данных от задающего (1) и исполнительного (2) устройств.At the same time, the functional element (24) is configured (i.e., has corresponding connectors and is capable of receiving corresponding signals) of receiving data from sensors of relative rotation angles of the links of the driver (28-30). Also, the functional element (24), in addition to constructive communication with other elements of the driver (1), is informationally connected with the encoders (17-19) of the driver (1). Thus, the functional element (24) receives data on the relative rotation angles of the links of the master device, and is also configured to receive similar data from the actuator - encoders (28-30). In this case, the functional element (24) has the ability to compare the received data from the master (1) and executive (2) devices.

В процессе работы при отсутствии препятствий на пути движения звеньев исполнительного устройства (2) все движения звеньев исполнительного устройства (2) будут, очевидно, идентичны движениям задающего устройства (1), закрепленного при помощи ложемента на теле оператора. Соответственно, будут идентичны сигналы от энкодеров (17-19) задающего устройства (1) и сигналы от энкодеров (28-30) исполнительного устройства (2), которые поступают на вход (34) функционального элемента (24). При совпадении сигналов функциональный элемент (24) не формирует сигнал на приводы (21-23) задающего устройства (1).In the process of operation, in the absence of obstacles to the movement of the links of the actuator (2), all the movements of the links of the actuator (2) will obviously be identical to the movements of the driver (1), fixed with a tool holder on the body of the operator. Accordingly, the signals from the encoders (17-19) of the driver (1) and the signals from the encoders (28-30) of the actuator (2), which are fed to the input (34) of the functional element (24), will be identical. When the signals coincide, the functional element (24) does not generate a signal to the drives (21-23) of the driver (1).

В случае когда исполнительное устройство (2) в процессе работы натыкается на препятствие, оператор задающего устройства (1) еще не знает об этом. Таким образом, движение звеньев исполнительного устройства (2) прекращается (или замедляется), а движение звеньев задающего устройства (1) продолжается в прежнем объеме. В этом случае, очевидно, энкодеры (28-30) исполнительного устройства (2) начинают передавать на вход (34) функционального элемента (24) меньшие значения углов относительного поворота звеньев, нежели энкодеры (17-19) задающего устройства (1). Таким образом, функциональный элемент (24) начинает фиксировать разницу значений углов относительного поворота, а, следовательно, и пространственного положения звеньев задающего (1) и исполнительного (2) устройств. В этом случае функциональный элемент (24) начинает формировать сигнал на приводы (21-23) задающего устройства (1). Моторные драйверы приводов (21-23), например привода предплечья (23), в соответствии с полученным от элемента (24) сигналом рассогласования задают вращающий момент, направленный против направления предшествующего движения, например предплечья оператора (13). Оператор ощущает сопротивление движению, например предплечью (13), пропорционально разности показаний энкодеров (19 и 28).In the case when the actuator (2) stumbles upon an obstacle during operation, the operator of the driver (1) does not yet know about it. Thus, the movement of the links of the actuator (2) is stopped (or slowed down), and the movement of the links of the driver (1) continues in the same volume. In this case, obviously, the encoders (28-30) of the actuator (2) begin to transmit to the input (34) of the functional element (24) lower values of the angles of the relative rotation of the links than the encoders (17-19) of the master (1). Thus, the functional element (24) begins to fix the difference in the values of the angles of relative rotation, and, consequently, the spatial position of the links of the master (1) and executive (2) devices. In this case, the functional element (24) begins to generate a signal to the drives (21-23) of the driver (1). Motor drivers of the drives (21-23), for example, the forearm drive (23), in accordance with the error signal received from the element (24), specify a torque directed against the direction of the previous movement, for example, the forearm of the operator (13). The operator feels resistance to movement, for example, with the forearm (13), in proportion to the difference in the readings of the encoders (19 and 28).

При полном отсутствии изменения показаний, например, энкодера (28), привод (23) полностью блокирует движение предплечью (5) во вращательной паре (10). Оператор воспринимает это как достижение звеном (27) исполнительного устройства (2) препятствия и невозможности дальнейшего движения. Движение руки оператора прекращается. В энкодере (19) прекращается формирование сигналов управления приводу (23) и движение предплечья (27) прекращается. Исключается нежелательное взаимодействие предплечья и препятствия, что обеспечивает безопасность работы копирующего манипулятора.In the complete absence of a change in the readings, for example, of the encoder (28), the drive (23) completely blocks the movement of the forearm (5) in the rotational pair (10). The operator perceives this as the achievement by the link (27) of the actuator (2) of the obstacle and the impossibility of further movement. The movement of the operator’s hand stops. In the encoder (19), the formation of control signals to the drive (23) stops and the movement of the forearm (27) stops. Unwanted interaction of forearm and obstacles is excluded, which ensures the safety of the copy manipulator.

Оснащение задающего устройства приводами (21-23) и функциональным элементом (24) позволяет создавать вращающие моменты, останавливающие движение руки оператора, что позволяет исключить формирование управляющих сигналов приводам исполнительного устройства (2) и движение его звеньев. Это обеспечивается за счет того, что функциональный блок (24) на основе анализа входных показаний с приборов замера относительного движения энкодеров (17-19) формирует с выхода (35) управляющие сигналы приводам (21-23).Equipping the master device with actuators (21-23) and a functional element (24) allows you to create torques that stop the movement of the operator’s hand, which eliminates the formation of control signals to the actuators of the actuator (2) and the movement of its links. This is ensured by the fact that the functional block (24), based on the analysis of the input readings from the instruments for measuring the relative motion of the encoders (17-19), generates control signals from the output (35) to the drives (21-23).

Таким образом, в заявленной полезной модели реализуется обратная связь. При этом нет необходимости в отдельной модификации исполнительного устройства, оснащении его динамометрами или распределении по его поверхности датчиков касания. Обратная связь реализуется с очень малым нижним порогом чувствительности. При этом, что важно, величина обратной связи пропорциональна разности в движении задающего и исполнительного устройства.Thus, the claimed utility model implements feedback. There is no need for a separate modification of the actuator, equipping it with dynamometers or distributing touch sensors on its surface. Feedback is implemented with a very low lower threshold of sensitivity. At the same time, what is important, the feedback value is proportional to the difference in the movement of the master and actuator.

Приведенный пример реализации настоящей полезной модели и пример работы в составе копирующего манипулятора показывает возможность принципиального осуществления заявленной полезной модели, а также средства и методы для такого осуществления. Однако для специалиста будут очевидны другие варианты реализации в объеме заявленной формулы.The given example of the implementation of the present utility model and an example of operation as part of the copy manipulator shows the possibility of the fundamental implementation of the claimed utility model, as well as the means and methods for such an implementation. However, other options for the implementation of the claimed formula will be apparent to the skilled person.

Claims (2)

1. Задающее устройство копирующего манипулятора, выполненное с возможностью взаимодействия с исполнительным устройством копирующего манипулятора, имеющим звенья, установленные с возможностью поворота, и соединения с оператором посредством ложемента, отличающееся тем, что оно содержит плечо, предплечье и кисть, соединенные между собой посредством вращательных пар, каждая из которых снабжена приводом по степеням подвижности, функциональный элемент, конструктивно соединенный с задающим устройством, и установленные во вращательных парах датчики угла поворота для каждой степени свободы соответствующей вращательной пары, при этом функциональный элемент связан с датчиками угла поворота вращательных пар и выполнен с возможностью получения от исполнительного устройства данных об углах относительного поворота его звеньев, формирования сигнала, пропорционального разности показаний датчиков угла поворота и соответствующих данных от исполнительного устройства и его передачи на приводы.1. The master device of the copy manipulator, made with the possibility of interaction with the executive device of the copy manipulator, having links mounted with the possibility of rotation, and connection with the operator by means of a tool tray, characterized in that it contains a shoulder, forearm and hand, connected by rotational pairs , each of which is equipped with a drive according to the degrees of mobility, a functional element structurally connected to the master device, and installed in rotational pairs ax rotation sensors for each degree of freedom of the corresponding rotational pair, while the functional element is connected with the rotation angle sensors of the rotational pairs and is configured to receive data on the relative rotation angles of its links from the actuator, generating a signal proportional to the difference in the readings of the rotation angle sensors and the corresponding data from the actuator and its transmission to the drives. 2. Задающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что плечо выполнено в виде двух звеньев, соединенных поступательной парой, оснащенной линейным датчиком движения.2. The master device according to claim 1, characterized in that the shoulder is made in the form of two links connected by a translational pair equipped with a linear motion sensor.
RU2016128020U 2016-07-12 2016-07-12 Copy manipulator driver RU169864U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016128020U RU169864U1 (en) 2016-07-12 2016-07-12 Copy manipulator driver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016128020U RU169864U1 (en) 2016-07-12 2016-07-12 Copy manipulator driver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU169864U1 true RU169864U1 (en) 2017-04-04

Family

ID=58505346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016128020U RU169864U1 (en) 2016-07-12 2016-07-12 Copy manipulator driver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU169864U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1437209A1 (en) * 1987-03-30 1988-11-15 Казахский государственный университет им.С.М.Кирова Pattern device for tracing manipulator
US7571025B2 (en) * 2004-06-02 2009-08-04 Kuka Roboter Gmbh Method and device for controlling manipulators
WO2013045314A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 Universal Robots A/S Calibration and programming of robots
RU135956U1 (en) * 2013-05-14 2013-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Андроидная техника" (ОАО "НПО "Андроидная техника") COPYING MANIPULATOR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1437209A1 (en) * 1987-03-30 1988-11-15 Казахский государственный университет им.С.М.Кирова Pattern device for tracing manipulator
US7571025B2 (en) * 2004-06-02 2009-08-04 Kuka Roboter Gmbh Method and device for controlling manipulators
WO2013045314A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 Universal Robots A/S Calibration and programming of robots
RU135956U1 (en) * 2013-05-14 2013-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Андроидная техника" (ОАО "НПО "Андроидная техника") COPYING MANIPULATOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5195054B2 (en) Arm joint and robot having the same
US9855653B2 (en) Master-slave system
Fontanelli et al. A novel force sensing integrated into the trocar for minimally invasive robotic surgery
US20120130541A1 (en) Method and apparatus for robot teaching
Quigley et al. Low-cost accelerometers for robotic manipulator perception
Megalingam et al. Robotic arm control through mimicking of miniature robotic arm
JP2011069816A (en) System and method for calibrating rotary absolute position sensor
KR101145243B1 (en) Restriction space calculation method using position sensors of multi degrees-of-freedom manipulator
Asokan et al. ARMatron—A wearable gesture recognition glove: For control of robotic devices in disaster management and human rehabilitation
RU169865U1 (en) Sensitive Manipulation Grip
US11745364B2 (en) Robot and first arm member
KR102076907B1 (en) Robot manipulator
Tunstel et al. Recent enhancements to mobile bimanual robotic teleoperation with insight toward improving operator control
RU169864U1 (en) Copy manipulator driver
Li et al. End-point sensing and state observation of a flexible-link robot
Goel et al. Failure tolerant teleoperation of a kinematically redundant manipulator: An experimental study
Caldwell et al. Telepresence feedback and input systems for a twin armed mobile robot
Ott et al. Autonomous opening of a door with a mobile manipulator: A case study
Taal et al. 3 axial force sensor for a semi-autonomous snake robot
Sharma et al. Modelling and applications of a variable spring series elastic actuator
Masuda et al. Multi-sensor control system for rescue robot
Nair et al. Advancing robotic surgery: affordable kinesthetic and tactile feedback solutions for endotrainers
Koch et al. Real-time measurement, visualization and analysis of movements by fiber optical sensory applied to robotics
KR20190001842A (en) Performance evaluation system of multi-joint haptic device and performance evaluation method using the same
Fernández et al. Designing modular series-elastic actuators for safe human-robot collaboration in industrial settings

Legal Events

Date Code Title Description
PD9K Change of name of utility model owner
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190713

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20210303