RU2378102C2 - Manipulator grasping unit drive - Google Patents

Manipulator grasping unit drive Download PDF

Info

Publication number
RU2378102C2
RU2378102C2 RU2008103207/02A RU2008103207A RU2378102C2 RU 2378102 C2 RU2378102 C2 RU 2378102C2 RU 2008103207/02 A RU2008103207/02 A RU 2008103207/02A RU 2008103207 A RU2008103207 A RU 2008103207A RU 2378102 C2 RU2378102 C2 RU 2378102C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
robot
drive
grips
power supply
unit
Prior art date
Application number
RU2008103207/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008103207A (en
Inventor
Александр Михайлович Литвиненко (RU)
Александр Михайлович Литвиненко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2008103207/02A priority Critical patent/RU2378102C2/en
Publication of RU2008103207A publication Critical patent/RU2008103207A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2378102C2 publication Critical patent/RU2378102C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: robotics.
SUBSTANCE: invention is related to robotics, in particular to driving devices of robot grasping units. Drive of manipulator grasping unit comprises external magnetic systems with excitation coils, active element, grasping unit grips installed on robot hand and spring-loaded, power supply unit, control unit and joined system of robot control. Active element has coil, which is attached to grips of grasping unit, is connected to power supply unit, which is connected to system of robot control, and is arranged with the possibility of entry into air gap of magnetic system. At the same time magnetic systems are arranged as sectional and pole-switching. Position sensor is installed on grip/grips. Excitation coil windings and position sensor are connected to control unit.
EFFECT: invention is aimed at increase of travel length and efficiency, makes it possible to adjust both speed of grips and their position, which expands functional resources of drive.
2 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике, в частности к приводным устройствам схватов роботов.The invention relates to robotics, in particular to drive devices for gripping robots.

Известен схват манипулятора [1], содержащий корпус, на котором шарнирно установлены рычаги, подпружиненные пружиной, несущие губки и привод перемещения рычагов, выполненный в виде двух С-образных магнитных систем, которые могут быть выполнены в виде электромагнитов или постоянных магнитов, двух петель, изготовленных из электропроводного пластичного материала, закрепленных своими концами на корпусе, двух упоров, установленных на этом корпусе по обе стороны от рычагов, и двух планок, концы которых через тяги связаны с соответствующими рычагами. При этом каждая из петель расположена между соответствующим упором и планкой, а магнитные системы установлены в зоне захвата с возможностью захода между полюсами каждой магнитной системы соответствующей петли.Known grip of the manipulator [1], containing a housing on which the levers spring-loaded, bearing jaws and a lever movement actuator are pivotally mounted, made in the form of two C-shaped magnetic systems, which can be made in the form of electromagnets or permanent magnets, two loops, made of electrically conductive plastic material, fixed with its ends on the housing, two stops mounted on this housing on both sides of the levers, and two trims, the ends of which are connected through rods to the corresponding growls gami. Moreover, each of the loops is located between the corresponding stop and the bar, and the magnetic systems are installed in the capture zone with the possibility of entry between the poles of each magnetic system of the corresponding loop.

Также известен схват робота [2], содержащий две магнитные системы с полюсными наконечниками, установленные на основании, расположенном в рабочей зоне схвата, активные элементы, выполненные из токопроводного материала, кинематически связаны с губками. На одной из магнитных систем установлен датчик положения активного элемента, взаимодействующий со своей подвижной частью, расположенной на активном элементе.Also known is a robot grip [2], containing two magnetic systems with pole tips mounted on a base located in the working zone of the grip, active elements made of conductive material are kinematically connected to the jaws. On one of the magnetic systems, a position sensor of the active element is installed, interacting with its movable part located on the active element.

Кроме того, схват включает привод перемещения основания с магнитными системами, содержащий электродвигатель, зубчатую пару, вращающую ходовой винт, гайка которого закреплена на основании. Выход датчика подключен к одному из входов блока сравнения, на другой вход которого подается сигнал задания, а выход этого блока через блок управления соединен с электродвигателем привода. Кроме того, схват содержит захватываемую деталь.In addition, the gripper includes a base displacement drive with magnetic systems, comprising an electric motor, a gear pair, a rotary screw, the nut of which is fixed to the base. The output of the sensor is connected to one of the inputs of the comparison unit, to the other input of which a reference signal is supplied, and the output of this unit through the control unit is connected to the drive motor. In addition, the tong contains a gripping part.

Из всех известных аналогов наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является привод охвата манипулятора [3], содержащий два двуплечих рычага, связанных шарниром между собой и основанием. Одни плечи рычагов подпружинены друг к другу пружиной, а другие - несущие губки, связаны через тяги со штоками, на концах которых закреплены электрические катушки. Штоки расположены внутри корпусов, закрепленных на основании. Между штоками и корпусами расположены ползуны, подпружиненные к корпусам пружинами. На ползунах установлены фиксаторы, каждый из которых содержит две планки, имеющие зубчатую поверхность, при этом планка подпружинена к ползуну и пружиной связана с приводом ее перемещения, а планка установлена на внутренней поверхности корпуса. На поверхности каждого из штоков выполнен выступ, взаимодействующий с ползуном.Of all the known analogues, the closest to the claimed combination of essential features is the manipulator grip drive [3], which contains two two-arm levers connected by a hinge between themselves and the base. Some shoulders of the levers are spring-loaded to each other, while others are carrier jaws, connected through rods to rods, at the ends of which electric coils are fixed. The rods are located inside the housings mounted on the base. Between the rods and bodies are sliders, spring-loaded to the bodies by springs. Clamps are installed on the sliders, each of which contains two slats having a serrated surface, while the slider is spring-loaded to the slider and connected with the drive of its movement by a spring, and the slider is installed on the inner surface of the housing. On the surface of each of the rods made protrusion interacting with the slider.

Недостатками привода схвата являются малый ход, низкие массогабаритные показатели и, как следствие, малая производительность. Малый ход обусловлен тем, что в рабочем зазоре может находиться лишь половина или меньше витков катушки, вторая половина должна находиться вне зазора, так как имеет другое направление тока. Это приводит к низкому использованию материала катушки, то есть ухудшает удельные массовые показатели, уменьшает производительность.The disadvantages of the gripper drive are a small stroke, low weight and size indicators and, as a result, low productivity. The small stroke is due to the fact that only half or fewer turns of the coil can be in the working gap, the second half must be out of the gap, since it has a different current direction. This leads to low use of the material of the coil, that is, it worsens the specific mass indicators, reduces productivity.

Изобретение направлено на увеличение длины хода, повышение производительности.The invention is aimed at increasing the stroke length, increasing productivity.

Это достигается тем, что привод схвата манипулятора, содержащий внешние магнитные системы с катушками возбуждения, активный элемент, губки схвата, установленные на руке робота и подпружиненные, и блок питания, при этом согласно изобретению привод снабжен блоком управления и соединенной с ним системой управления роботом, активный элемент имеет катушку, которая прикреплена к губкам схвата, подсоединена к блоку питания, соединенному с системой управления роботом, и выполнена с возможностью вхождения в воздушный зазор магнитной системы, при этом магнитные системы выполнены секционированными, полюсопереключающими, на губке/губках установлен датчик положения, а обмотки катушек возбуждения и датчик положения подсоединены к блоку управления.This is achieved by the fact that the manipulator gripper drive containing external magnetic systems with excitation coils, the active element, gripper jaws mounted on the robot arm and spring-loaded, and a power supply unit, while according to the invention, the drive is equipped with a control unit and a robot control system connected to it, the active element has a coil that is attached to the jaw jaws, connected to a power supply connected to the robot control system, and is configured to enter the air gap of the magnetic system, etc. The magnetic system made sectionalized, polyusopereklyuchayuschimi on jaw / jaws mounted position sensor and the excitation coil winding and a position sensor connected to the control unit.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично показан предложенный привод, вид сверху, на фиг.2 - вид спереди в разрезе. Показан привод одной из губок схвата. Другая имеет аналогичное устройство.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows the proposed drive, a top view, figure 2 is a front view in section. The drive of one of the jaw jaws is shown. The other has a similar device.

Схват имеет внешние, отдельно установленные магнитные системы 1 с зубцами (секциями) 2, на которых намотаны катушки возбуждения 3. В зазоре магнитной системы располагается катушка 4 активного элемента бескаркасного типа, прикрепленная с помощью держателей 5 к губкам 6 схвата. Схват оперирует с деталью 7. Губки установлены в подшипнике 8 на руке 9 робота и подпружинены пружинами 10. Пружины 10 - пружины сжатия. На губках (или на одной из губок) установлен датчик положения, включающий магнит 11 и герконы 12. Катушки 4 с помощью выводов 13 подсоединены к блоку питания 14, на который подается сигнал от системы управления роботом 15 при необходимости раскрыть схват. Выводы 16 катушек возбуждения 3 и выводы 17 герконов 12 подсоединены к блоку управления 18. Магнитная система снабжена конструкционной вставкой 19.The grip has external, separately mounted magnetic systems 1 with teeth (sections) 2, on which the excitation coils 3 are wound. In the gap of the magnetic system there is a coil 4 of the frameless active element, attached by means of holders 5 to the jaws 6 of the grip. The gripper operates with part 7. The sponges are installed in the bearing 8 on the robot arm 9 and are spring-loaded with springs 10. The springs 10 are compression springs. A position sensor is installed on the jaws (or on one of the jaws), including a magnet 11 and a reed switch 12. Coils 4 are connected to the power supply unit 14 via terminals 13, to which a signal is supplied from the robot control system 15 to open the grip if necessary. The findings 16 of the excitation coils 3 and the conclusions 17 of the reed switches 12 are connected to the control unit 18. The magnetic system is equipped with a structural insert 19.

Работа устройства.The operation of the device.

В исходном состоянии катушка 4 обесточена. Пружины 10 расжимаясь зажимают деталь 7 губками 6. Катушки 3 также могут быть обесточены. Робот переносит деталь 7 в нужную точку пространства. При подходе к ней рука 9 выдвигается, катушки 4 входят в воздушный зазор магнитных систем 1. Деталь доставлена в указанную точку. По команде системы управления 15 включаются блоки 14 и 18. Блок 14 подает питание на катушки 4. Блок 18 включает пару катушек 3 таким образом, что обеспечивается направление магнитных силовых линий, показанное на фиг.2 сплошными линиями. Там же показаны направления токов в катушке 4. Пользуясь правилом левой руки, легко определить, что катушка 4 будет двигаться влево, увлекая за собой губку 6, сжимая пружины 10 и освобождая деталь. При этом будет происходить следующее. Магнит 11, переключая герконы 12 обеспечит изменение сигналов на выводах 17 датчика положения. По сигналам от герконов блок управления 18 изменяет полярности катушек 3 таким образом, что обеспечивается направление поля, показанное на фиг.2 пунктирными линиями. Катушка 4 будет продолжать движение до тех пор, переключая обмотки 3, пока не закончится полностью выборка хода. Затем рука 9 вдвигается, происходит, например, обработка детали 7. Затем опять рука 9 выдвигается (при полностью раскрытых губках). Затем выключаются катушки 3, катушки 4. Губки 6 под действием пружин 10 сжимаются, деталь 7 зажимается. Рука опять вдвигается, робот перемещает деталь, например, к месту складирования. Далее цикл работы повторяется. Блок 18 может иметь различные схемные реализации. Самая простая - это прямое управление обмотками 3 с помощью герконов 12. Для более мощных приводов могут использоваться различные усилители на транзисторах, тиристорах. Блок 14 представляет собой обычный блок питания с ключом, управляемым от системы управления 15, - вывод «внешние команды» или аналогичный. Немагнитная вставка 19 предназначена для конструктивного соединения верхней и нижней половины магнитной системы и стабилизации тем самым воздушного зазора между зубцами 2 и активной обмоткой 4.In the initial state, the coil 4 is de-energized. The springs 10 expanding clamp the part 7 with jaws 6. Coils 3 can also be de-energized. The robot moves part 7 to the desired point in space. When approaching it, the arm 9 extends, the coils 4 enter the air gap of the magnetic systems 1. The part is delivered to the indicated point. At the command of the control system 15, blocks 14 and 18 are turned on. Block 14 supplies power to the coils 4. Block 18 includes a pair of coils 3 in such a way that the magnetic field lines shown in solid lines in FIG. 2 are provided. The direction of currents in coil 4 is also shown there. Using the rule of the left hand, it is easy to determine that coil 4 will move to the left, dragging sponge 6 along, compressing springs 10 and releasing the part. In this case, the following will occur. Magnet 11, switching the reed switches 12 will provide a change in the signals at the terminals 17 of the position sensor. Based on signals from the reed switches, the control unit 18 changes the polarity of the coils 3 in such a way that the field direction shown in dashed lines in FIG. 2 is ensured. Coil 4 will continue to move until switching windings 3 until the complete selection of the stroke. Then the hand 9 is retracted, for example, the processing of the part 7. Then again, the hand 9 is extended (with the jaws fully open). Then the coils 3, coils 4 are turned off. The sponges 6 are compressed by the action of the springs 10, the part 7 is clamped. The hand retracts again, the robot moves the part, for example, to the storage location. Next, the cycle of work is repeated. Block 18 may have various circuit implementations. The simplest is the direct control of windings 3 using reed switches 12. For more powerful drives, various amplifiers based on transistors, thyristors can be used. Block 14 is a conventional power supply with a key controlled from the control system 15, the output of the "external commands" or similar. Non-magnetic insert 19 is designed for constructive connection of the upper and lower half of the magnetic system and thereby stabilize the air gap between the teeth 2 and the active winding 4.

Блоки 14, 15, и 18 выполняются на стандартных функциональных элементах [4]. Блок питания 14 и система управления 15 могут быть взяты стандартные, например типа УПМ-331. Эта система, выпускаемая промышленностью, имеет блок питания и выходы для управления захватами. Система предназначена для позиционного управления роботами. Ее особенностью является то, что она предназначена для работы с дискретными приводами. В ее составе имеется БУДП - блок управления дискретным приводом, имеющий в своем составе коммутатор, распределитель и силовые триггеры, которые используются для коммутации тиристоров, установленных в фазах. То есть этот блок может быть полностью использован в качестве блока 18. Система УПМ-331 также имеет входы для внешних команд, на которые подаются сигналы от датчиков 12. Таким образом описываемый схват может успешно управляться системой УПМ-331 или системой со сходными характеристиками.Blocks 14, 15, and 18 are performed on standard functional elements [4]. The power supply 14 and the control system 15 can be taken standard, for example type UPM-331. This system, manufactured by the industry, has a power supply and outputs for controlling grippers. The system is designed for positional control of robots. Its feature is that it is designed to work with discrete drives. It contains a BDP - a discrete drive control unit, which includes a switch, distributor and power triggers, which are used to switch thyristors installed in phases. That is, this block can be fully used as block 18. The UPM-331 system also has inputs for external commands to which signals from sensors 12 are supplied. Thus, the described gripper can be successfully controlled by the UPM-331 system or a system with similar characteristics.

Основные технико-экономические преимущества устройства следующие:The main technical and economic advantages of the device are as follows:

1. Длина хода не ограничивается размерами лобовых частей обмотки 4, а определяется числом зубцов 2 и катушек 3, то есть может иметь практичеки любое требуемое значение.1. The stroke length is not limited by the dimensions of the frontal parts of the winding 4, but is determined by the number of teeth 2 and coils 3, that is, it can have practically any desired value.

2. В электромеханическом взаимодействии участвуют обе ветви катушки 4, то есть усилие по сравнению с прототипом удваивается при той же массе.2. In the electromechanical interaction both branches of the coil 4 are involved, that is, the force is doubled compared with the prototype with the same mass.

3. Увеличение усилия повышает производительность схвата.3. Increased force improves grip performance.

4. Схемная реализация достаточно проста и надежна, включает в себя такие опробированные элементы, как герконы.4. The circuit implementation is quite simple and reliable, it includes such tested elements as reed switches.

5. Имеется возможность регулирования не только скорости губок, но и их положения, что дополнительно расширяет функциональные возможности привода.5. It is possible to control not only the speed of the jaws, but also their position, which further extends the functionality of the drive.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР №585965 - Схват манипулятора (А.М.Литвиненко. - Опубл. в БИ, 1977).1. A.S. USSR №585965 - The capture of the manipulator (A.M. Litvinenko. - Publ. In BI, 1977).

2. А.с. СССР №1219340 - Схват робота (A.M.Литвиненко. - Опубл. в БИ, 1984).2. A.S. USSR No. 1219340 - Robot capture (A.M. Litvinenko. - Published in BI, 1984).

3. А.с. СССР №1266737 - Привод схвата манипулятора (А.М.Литвиненко. - Опубл. в БИ, 1984).3. A.S. USSR No. 1266737 - Manipulator grip drive (A.M. Litvinenko. - Publ. In BI, 1984).

4. И.М.Макарова «Управляющие системы промышленных роботов» - М.: Маш-е, 1984.4. I.M. Makarova "Control systems of industrial robots" - M .: Mash-e, 1984.

Claims (1)

Привод схвата манипулятора, содержащий внешние магнитные системы с катушками возбуждения, активный элемент, губки схвата, установленные на руке робота и подпружиненные, и блок питания, отличающийся тем, что привод снабжен блоком управления и соединенной с ним системой управления роботом, активный элемент имеет катушку, которая прикреплена к губкам схвата, подсоединена к блоку питания, соединенному с системой управления роботом, и выполнена с возможностью вхождения в воздушный зазор магнитной системы, при этом магнитные системы выполнены секционированными, полюсопереключающими, на губке/губках установлен датчик положения, а обмотки катушек возбуждения и датчик положения подсоединены к блоку управления. The manipulator gripper drive containing external magnetic systems with excitation coils, the active element, gripper jaws mounted on the robot arm and spring-loaded, and a power supply unit, characterized in that the drive is equipped with a control unit and a robot control system connected to it, the active element has a coil, which is attached to the jaw lips, connected to a power supply connected to the robot control system, and configured to enter the air gap of the magnetic system, while the magnetic system is made They are partitioned, pole-switching, a position sensor is installed on the sponge / jaws, and the windings of the field coils and the position sensor are connected to the control unit.
RU2008103207/02A 2008-01-28 2008-01-28 Manipulator grasping unit drive RU2378102C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103207/02A RU2378102C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Manipulator grasping unit drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008103207/02A RU2378102C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Manipulator grasping unit drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008103207A RU2008103207A (en) 2009-08-10
RU2378102C2 true RU2378102C2 (en) 2010-01-10

Family

ID=41048952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008103207/02A RU2378102C2 (en) 2008-01-28 2008-01-28 Manipulator grasping unit drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2378102C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008103207A (en) 2009-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6134052B2 (en) Electric generator combined with electric power generation using a coil plate having a split coil body and a reciprocating magnet plate having a split magnet
US9450469B2 (en) Inchworm actuator
KR101328587B1 (en) Permanent magnet actuator
US7671711B2 (en) Linear actuator for circuit breaker remote operation device
WO2007053244A3 (en) Moving coil actuator for reciprocating motion with controlled force distribution
JP4667664B2 (en) Power switchgear
CN202839195U (en) Novel electromagnetic driving mechanism
CN103707313A (en) Gripper of electric manipulator
RU2378102C2 (en) Manipulator grasping unit drive
CN201051476Y (en) Quick push machine for breaker
CN201913644U (en) Muscle bionic driving device based on electromagnetic force
RU2417877C1 (en) Magnetostrictive microgripper
JPH0752072A (en) Electrostatic drive type microgripper
KR20150101490A (en) A solenoid actuator
RU2211523C2 (en) Linear displacement drive
JP2010514389A (en) System and method for magnetically driven reciprocating motion
CN106531489B (en) Dual-power transfer switch permanent magnetic drive structure is pressed in one kind
JP6432640B2 (en) Electromagnetic generator and linear actuator device equipped with the same
CN2886785Y (en) Permanent magnet opening/closing device
KR20000056768A (en) A permant magnet excited linear actuator
JPS6218249B2 (en)
JP2004136400A (en) Chucking device
CN203536308U (en) Magnetic circuit system for magnetic latching relay
CN103457438A (en) Design method of iron core magnetism-keeping parallel-stepping drivers
CN112510961A (en) Galfenol alloy driven double-inertia impact type precise stepping micro linear motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100129