RU2028927C1 - Манипулятор - Google Patents
Манипулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2028927C1 RU2028927C1 SU5039985A RU2028927C1 RU 2028927 C1 RU2028927 C1 RU 2028927C1 SU 5039985 A SU5039985 A SU 5039985A RU 2028927 C1 RU2028927 C1 RU 2028927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- output link
- supports
- movement
- rods
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к исполнительным устройствам манипуляторов, предназначенным для работы в экологически чистых средах. Цель изобретения - повышение кинематических возможностей при упрощении конструкции. Тяги выполнены жесткими, постоянной длины. Один конец тяги шарнирно связан с выходным звеном, другой - с подвижной опорой, выполненной из магнитомягкого материала и установленной на основании с возможностью перемещения по поверхности основания, которое выполнено в виде двухкоординатного электромагнитного стола. Число подвижных опор не менее трех, а с одним шарниром связано не более двух тяг. 5 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к исполнительным устройствам на основе l-координат, предназначенных для работы в экологически чистых средах.
Известно исполнительное устройство, содержащее координатный стол, выполненный из верхней и нижней плит, перемещающихся на пружинах, направляемых биморфными пьезокерамическими пластинами.
Недостатком аналога являются малые кинематические возможности и сложность конструкции. При этом перемещение стола осуществляется только по трем направлениям.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является l-координатное исполнительное устройство, содержащее основание, выходное звено и тяги с приводами для регулирования расстояний между парами заданных точек, одна из которых принадлежит основанию, а другая - выходному звену.
Недостатком прототипа являются малые кинематические возможности и сложность конструкции, так как не представляется возможность перемещать выходное звено на значительное расстояние относительно исходного положения, а наличие тяг с приводами усложняет конструкцию.
В основу изобретения положена задача повышения кинематических возможностей при упрощении конструкции.
Это решается тем, что тяги выполнены жесткими, постоянной длины, один конец тяги шарнирно связан с выходным звеном, другой - с подвижной опорой, выполненной из магнитомягкого материала и установленной на основании с возможностью перемещения по поверхности основания, которое выполнено в виде двухкоординатного электромагнитного стола, число подвижных опор не менее трех, а с одним шарниром связано не более двух тяг.
Введение в l-координатное исполнительное устройство жестких тяг и подвижных опор, установленных на основании с возможностью перемещения, а также выполнение основания в виде двухкоординатного электромагнитного стола придают устройству новые свойства - возможность перемещения вдоль поверхности двухкоординатного электромагнитного стола любой формы и расположения, возможность поворота вдоль оси, нормальной к поверхности стола на любой угол, а также возможность ориентации выходного звена только за счет соответствующего расположения подвижных опор на основании, что и позволяет повысить кинематические возможности при упрощении конструкции механизма.
На фиг.1 показана схема l-координатного исполнительного устройства; на фиг. 2 - система управления перемещением подвижной опоры с обратной связью; на фиг. 3 - функциональная схема двигателя с обратной связью; на фиг.4 - схема оптимального устройства перемещения (УП) с блоком управления (БУ) в системе с обратной связью; на фиг.5 - развернутая функциональная схема оптимального устройства перемещения (УП) одной подвижной опоры; So - требуемое конечное значение перемещения подвижной опоры; - блок дифференцирования регулируемой величины φ(t); Х - блок перемещения электрических сигналов α (t) и х(t); МУ - блок моделирующего устройства.
L - координатное исполнительное устройство (фиг.1) содержит основание 1, выполненное в виде двухкоординатного электромагнитного стола, выходного звена 2, жесткие тяги 3, одни концы которых связаны с выходным звеном шарнирами 4, а другие шарнирами 5 - с подвижными опорами из магнитомягкого материала. Подвижные опоры 6 установлены на основании с возможностью перемещения по поверхности основания, число опор не менее трех. Основание соединено с блоками питания и управления (фиг.2-5). В качестве опоры, связанной с тягой 3 посредством шарнира 5, используется плоская стопа, выполненная из магнитомягкого материала, например армко-железа. С одним шарниром 5 связано не более двух тяг 3.
L-координатное исполнительное устройство работает следующим образом.
При включении блока питания на основание подается напряжение, величина и место приложения которого регулируется посредством блока управления, как это имеет место в стандартных планарных электродвигателях. Опоры получают возможность перемещения по поверхности основания, что приводит к изменению положения подвижных опор друг относительно друга и относительно основания. Это в свою очередь приводит к изменению положения в пространстве жестких тяг 3, а следовательно, и выходного звена 2. При этом выходное звено 2 имеет шесть степеней подвижности, как и в обычных l-координатах, однако перемещение механизма вдоль поверхности основания может быть ограничено только размерами самого основания, а вращение вокруг оси, нормальной к поверхности основания, на любой угол и не ограничено геометрическими размерами длин тяг 3. Перемещение каждой из трех опор, расположенных на основании, осуществляется блоком управления, как в планарных двигателях.
Парное сочетание двух линейных электромагнитных приводов (ЭПМ) образует модуль (Х, Y-ЩД). Двухкоординатный привод (Х, Y-привод), созданный на базе (Х, Y-ЩД, обеспечивает две степени подвижности в декартовой плоскости. Наиболее перспективен ЭМП индукторного типа с возбуждением от постоянных магнитов, как более универсальный по применению и имеющий наилучшие показатели по динамической добротности и габаритами.
Плоские модули Х,Y-ЩД магнитоэлектрического индукторного типа приспособлены для работы с максимально мелкой нарезкой зубцовых делений для обеспечения высокой точности перемещения.
При этом решена основная технологическая проблема получения микропазов и рабочих поверхностей с требуемой конфигурацией и точностью:
отношение глубины паза к половине периода зубцовой структуры 0,8-1,1 (период 0,48, 0,64 мм);
трапецеидальный профиль паза с углом не более 7o;
накопленная погрешность изготовления пазов по шагу на рабочем поле индуктора и якоря (600х600 мм) не более 10 мкм;
неплоскостность рабочих поверхностей индуктора и якоря не хуже 5 мкм для обеспечения воздушного зазора между ними не более 15 мкм при минимальных массах и максимальной жесткости элементов.
отношение глубины паза к половине периода зубцовой структуры 0,8-1,1 (период 0,48, 0,64 мм);
трапецеидальный профиль паза с углом не более 7o;
накопленная погрешность изготовления пазов по шагу на рабочем поле индуктора и якоря (600х600 мм) не более 10 мкм;
неплоскостность рабочих поверхностей индуктора и якоря не хуже 5 мкм для обеспечения воздушного зазора между ними не более 15 мкм при минимальных массах и максимальной жесткости элементов.
Система управления обеспечивает однозначное положение опор на основание, а следовательно, и однозначное положение в пространстве выходного звена.
Перемещение выходного звена 2 вдоль оси Z обеспечивается одновременным равномерным линейным перемещением I, II и III опор, причем векторы расположены под углом 120о относительно друг друга. Перемещение же выходного звена 2 вдоль осей Х и Y обеспечивается одновременным движением I, II, III опор в направлении указанных осей. Вращение φz выходного звена 2 обеспечивается одновременным перемещением φz I, II и III опор, вращение φх выходного звена 2 вокруг оси Х может быть обеспечено одновременным перемещением Yy I опоры вдоль оси Y и II и III опор вдоль оси Y в противоположном направлении.
Аналогичным образом обеспечивается вращение φy выходного звена 2 вокруг оси Y.
Предлагаемое исполнительное устройство обладает 6-ю степенями свободы.
Перемещение одной опоры 6 (или устройства перемещения УП), которая является элементом планарного двигателя, описывается уравнением
T+S=K1·Uя где = - скорость опоры 6;
Uя - напряжение питания якорной цепи;
Т1 - постоянная времени УП, определяемая суммарным моментом инерции УП, а также электрическими параметрами двигателя;
К1 - коэффициент передачи VII.
T+S=K1·Uя где = - скорость опоры 6;
Uя - напряжение питания якорной цепи;
Т1 - постоянная времени УП, определяемая суммарным моментом инерции УП, а также электрическими параметрами двигателя;
К1 - коэффициент передачи VII.
Для того, чтобы VII позволило обеспечить перемещение на произвольное значение S, необходимо двигатель снабдить цепью отрицательной обратной связи, содержащей датчик поступательного перемещения (ДПП) и усилитель постоянного тока (УПТ) (фиг.2).
Назначение моделирующего устройства состоит в формировании требуемого закона изменения α (t), полученного путем численного решения уравнения Беллмана. Программа для перевода конечного положения выходного звена 2 в зависимости от положения каждой из опор 6 и длин l1, l2,...,l6определяется на ЭВМ СМ-4 посредством программы на языке ФОРТРАН-4.
Применение предлагаемого l-координатного исполнительного устройства позволяет, во-первых, повысить кинематические возможности - перемещение вдоль основания на неограниченное расстояние, вращение вокруг оси, нормальной к поверхности основания на неограниченный угол, а, во-вторых, упростить его конструкцию за счет использования жестких тяг без приводов.
Устройство целесообразно использовать при создании экологически чистого технологического оборудования электронной техники.
Claims (1)
- МАНИПУЛЯТОР, содержащий основание и выходное звено, связанные между собой жесткими тягами постоянной длины, причем один конец каждой тяги шарнирно связан с выходным звеном, а другой - с подвижной опорой, установленной на основании с возможностью перемещения по нему, причем число подвижных опор не менее трех, а с одним шарниром связано не более двух тяг, отличающийся тем, что подвижная опора выполнена из магнитомягкого материала, а основание выполнено в виде двухкоординатного электромагнитного стола.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5039985 RU2028927C1 (ru) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Манипулятор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5039985 RU2028927C1 (ru) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Манипулятор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2028927C1 true RU2028927C1 (ru) | 1995-02-20 |
Family
ID=21603127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5039985 RU2028927C1 (ru) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Манипулятор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2028927C1 (ru) |
-
1992
- 1992-04-27 RU SU5039985 patent/RU2028927C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1049244, кл. B 25J 1/02, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xu et al. | Development of a nonresonant piezoelectric motor with nanometer resolution driving ability | |
Kim et al. | High-precision magnetic levitation stage for photolithography | |
Choi et al. | A high-precision dual-servo stage using halbach linear active magnetic bearings | |
Rovers et al. | Analysis method of the dynamic force and torque distribution in the magnet array of a commutated magnetically levitated planar actuator | |
Lu | 6D direct-drive technology for planar motion stages | |
JP2839543B2 (ja) | 変位発生装置 | |
CN101807010B (zh) | 纳米精度六自由度磁浮微动台及应用 | |
US4514674A (en) | Electromagnetic X-Y-Theta precision positioner | |
Lu et al. | Novel inertial piezoelectric actuator with high precision and stability based on a two fixed-end beam structure | |
Yan et al. | A 3-DOFs mobile robot driven by a piezoelectric actuator | |
US4509002A (en) | Precision X-Y positioner | |
Lahdo et al. | Design and implementation of an new 6-DoF magnetic levitation positioning system | |
Tomita et al. | High-response XY stage system driven by in-parallel linear motors | |
CN107907992A (zh) | 正应力电磁驱动的快速偏转反射镜作动机构及作动方法 | |
US5124879A (en) | Electrostatic drive device and circuit for controlling same | |
US5962937A (en) | X-Y table for moving loads in a highly exact and dynamic manner | |
Kim et al. | Linear motor-leviated stage for photolithography | |
Richard et al. | Concept of modular flexure-based mechanisms for ultra-high precision robot design | |
RU2028927C1 (ru) | Манипулятор | |
Kim et al. | Integrated multidimensional positioner for precision manufacturing | |
Gao et al. | The design and characterization of a piezo-driven ultra-precision stepping positioner | |
Yamamoto et al. | A high‐power electrostatic motor using skewed electrodes | |
JPS61159349A (ja) | 微小変位移動装置 | |
Lahdo et al. | A novel high-precision magnetic levitation system | |
KR100362930B1 (ko) | 서피스 모터 및 그의 6자유도 정밀 운동 시스템 |