RU2403142C2

RU2403142C2 - Limited sequence manipulator

Info

Publication number: RU2403142C2
Application number: RU2008141591/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Левин (RU); Сергей Владимирович Левин; Елена Борисовна Лашко (RU); Елена Борисовна Лашко
Original assignee: Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран; Сергей Владимирович Левин; Елена Борисовна Лашко
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2010-11-10
Also published as: RU2008141591A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to machine building industry, namely to limited sequence manipulators for movement of objects from one position to the other. Manipulator includes movable link with a grip fixed on it, controlled fixtures fixed on the base at extreme movement points of the link and the drive located on the base and connected to movable link through reduction gear. Manipulator is equipped with three constant magnets, one of which is built in movable link, and two others are fixed on the base in extreme positions of movable link. The latter are located with their similar poles towards magnet on movable link in order to create repulsive forces of constant magnets.

EFFECT: simplifying the design and improving reliability of manipulator operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к цикловым манипуляторам для перемещения объектов из одной позиции в другую.The invention relates to mechanical engineering, namely to cyclic manipulators for moving objects from one position to another.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является манипулятор, описанный в А.И.Корендясев, Б.Л.Саламандра, Л.И.Тывес «Теоретические основы Робототехники» (в 2-х книгах) М., Наука, 2006, книга 2, стр.5, содержащий основание, подвижное звено, имеющее возможность поворота относительно основания с расположенным на его конце захватом. Звено связано с основанием упругим элементом, образующим вместе с ним колебательную систему. Звено также связано через редуктор с приводом, выполненным, например, в виде двигателя постоянного тока, расположенного на основании и служащего для компенсации потерь энергии при движении звена из одной позиции в другую. Фиксация подвижного звена в крайних положениях осуществляется управляемыми фиксаторами, закрепленными на основании. Движение звена после отпускания фиксатора происходит под действием предварительно сжатого упругого элемента. После прохождения средней точки траектории упругий элемент растягивается, тормозя подвижное звено. По достижении второго крайнего положения звено фиксируется вторым фиксатором. К недостаткам этой конструкции можно отнести то, что упругий элемент обычно выполнен в виде спиральной или цилиндрической пружины, что требует увеличения габаритов, усложняет его крепление. Надежность работы манипулятора также ограничивается надежностью упругого элемента.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is the manipulator described in A.I. Korendyasev, B. L. Salamander, L. I. Tyves “Theoretical Foundations of Robotics” (in 2 books) M., Science, 2006, book 2, page 5, containing a base, a movable link having the ability to rotate relative to the base with a grip located at its end. The link is connected with the base by an elastic element, forming together with it an oscillatory system. The link is also connected through a gearbox with a drive made, for example, in the form of a DC motor located on the base and used to compensate for energy losses when the link moves from one position to another. Fixation of the movable link in the extreme positions is carried out by controlled latches fixed to the base. The movement of the link after releasing the latch occurs under the action of a pre-compressed elastic element. After passing the midpoint of the trajectory, the elastic element is stretched, braking the movable link. Upon reaching the second extreme position, the link is fixed by the second latch. The disadvantages of this design include the fact that the elastic element is usually made in the form of a spiral or cylindrical spring, which requires an increase in size, complicates its fastening. The reliability of the manipulator is also limited by the reliability of the elastic element.

Задача изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности работы манипулятора.The objective of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the manipulator.

Указанная задача решается тем, что в предлагаемом манипуляторе упругая система выполнена в виде трех постоянных магнитов, один из которых встроен в подвижное звено, а два других закреплены на основании в крайних положениях подвижного звена, причем магниты расположены одноименными полюсами навстречу магниту на подвижном звене, что вызывает между ними силы отталкивания.This problem is solved by the fact that in the proposed manipulator the elastic system is made in the form of three permanent magnets, one of which is built into the movable link, and the other two are fixed on the base in the extreme positions of the movable link, the magnets being located with the same poles towards the magnet on the movable link, which causes repulsive forces between them.

Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявленном техническом решении, следовательно, заявленное устройство удовлетворяет критерию изобретения «новизна», а проведенный заявителем дополнительный поиск известных технических решений с целью обнаружения в них признаков, сходных с признаками отличительной части формулы заявленного технического решения, и сравнение свойств заявляемого и известных технических решений, обусловленных наличием в них указанных признаков, показал, что, во-первых, не все признаки отличительной части формулы найдены в известных технических решениях, во-вторых, сопоставительный анализ свойств, обусловленных наличием некоторых отличительных признаков в известных решениях и в заявленном техническом решении, показал, что у заявленного решения проявляются свойства, не совпадающие со свойствами, проявляемыми указанными признаками в известных технических решениях, чем обуславливается достижение заявленного положительного эффекта, следовательно, заявленное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения «существенные отличия».A search by the applicant for scientific, technical and patent sources of information and a prototype selected from the list of analogues made it possible to identify distinctive features in the claimed technical solution, therefore, the claimed device meets the criteria of the invention of “novelty”, and the applicant conducted an additional search for known technical solutions in order to detect them features similar to those of the distinctive part of the formula of the claimed technical solution, and a comparison of the properties of the claimed and known technical their solutions, due to the presence of the indicated features in them, showed that, firstly, not all the signs of the distinctive part of the formula are found in the known technical solutions, and secondly, a comparative analysis of the properties due to the presence of some distinctive signs in the known solutions and in the claimed technical solution, showed that the claimed solution manifests properties that do not match the properties shown by the indicated features in the known technical solutions, what determines the achievement of the stated positive effect ceiling elements, therefore the technical solution of the invention meets the criterion "substantial differences".

На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого манипулятора. Подвижное звено 1 имеет возможность, например, поворота относительно основания 2. На звене 1 закреплен постоянный магнит 3. Постоянные магниты 4 и 5 закреплены на основании в крайних точках движения звена 1. Полюса магнитов 4 и 5, направленные к подвижному звену, одноименны с направленным на них полюсом магнита 3. Фиксаторы 6 и 7, также закрепленные на основании в крайних точках траектории, удерживают подвижное звено 1 с закрепленной на нем ответной частью 8 при достижении звеном крайних положений. На основании 2 расположен привод 9, связанный с подвижным звеном редуктором 10. На подвижном конце звена 1 расположен захват 11. Вместо захвата на конце звена может располагаться узел крепления следующего звена манипулятора или другой рабочий орган.The drawing shows a kinematic diagram of the proposed manipulator. The movable link 1 has the possibility, for example, of rotation relative to the base 2. A permanent magnet 3 is fixed on the link 1. Permanent magnets 4 and 5 are fixed to the base at the extreme points of movement of the link 1. The poles of the magnets 4 and 5 directed towards the movable link are of the same direction on them by the magnet pole 3. The latches 6 and 7, also fixed on the base at the extreme points of the trajectory, hold the movable link 1 with the counterpart 8 fixed on it when the link reaches the extreme positions. A drive 9 is located on the base 2 and is connected to the movable link by the reducer 10. A gripper 11 is located on the movable end of the link 1. Instead of the gripper, the attachment point of the next manipulator link or another working body can be located at the end of the link.

Манипулятор работает следующим образом.The manipulator works as follows.

В исходном положении упругое звено 1 зафиксировано управляемым фиксатором 6 за ответную часть 8 относительно основания 2. Силы отталкивания постоянных магнитов 3 и 4 максимальны. При начале движения фиксатор 6 отпускает звено, и оно движется под действием сил отталкивания постоянных магнитов 3 и 4. После прохождения средней точки траектории движения (штрихпунктирная линия на схеме) и приближения звена ко второму крайнему положению взаимное отталкивание постоянных магнитов 3 и 5 тормозит движение звена 1. Поскольку магниты 4 и 5 и фиксаторы 6 и 7 расположены симметрично относительно среднего положения звена 1, то при отсутствии трения в системе звено 1 должно дойти до второго крайнего положения и зафиксироваться фиксатором 7. При наличии трения привод 9 через редуктор 10 компенсирует потери энергии, что позволяет звену 1 достичь фиксатора 7 (пунктир на схеме). При этом силы отталкивания постоянных магнитов 3 и 5 максимальны. Движение в обратную сторону после отпускания фиксатора 7 происходит аналогично.In the initial position, the elastic link 1 is fixed by a controlled lock 6 for the counterpart 8 relative to the base 2. The repulsive forces of the permanent magnets 3 and 4 are maximum. At the beginning of the movement, the latch 6 releases the link, and it moves under the action of the repulsive forces of the permanent magnets 3 and 4. After passing the midpoint of the motion path (dash-dotted line in the diagram) and approaching the link to the second extreme position, the mutual repulsion of the permanent magnets 3 and 5 inhibits the movement of the link 1. Since magnets 4 and 5 and latches 6 and 7 are located symmetrically with respect to the mid position of link 1, in the absence of friction in the system, link 1 must reach the second extreme position and lock in place rum 7. In the presence of friction, the drive 9 through the gearbox 10 compensates for energy loss, which allows the link 1 to reach the latch 7 (dashed line in the diagram). In this case, the repulsive forces of the permanent magnets 3 and 5 are maximum. The movement in the opposite direction after releasing the latch 7 is similar.

Таким образом, предлагаемый манипулятор использует в качестве упругого элемента силы отталкивания постоянных магнитов, что ведет к упрощению и уменьшению габаритов конструкции за счет включения магнитов в основание и подвижное звено и повышению надежности вследствие исключения влияния усталости пружин.Thus, the proposed manipulator uses the repulsive forces of permanent magnets as an elastic element, which leads to a simplification and reduction of the dimensions of the structure due to the inclusion of magnets in the base and the movable link and increased reliability due to the exclusion of the effect of spring fatigue.

Claims

A cyclic manipulator containing a movable link with a grip fixed on it, made, for example, with the possibility, for example, of rotation relative to the base, controlled clamps fixed to the base at the extreme points of the link movement, a drive located on the base connected to the movable link through a gearbox, characterized the fact that to reduce dimensions and increase reliability, it contains permanent magnets, one of which is mounted on a movable link, and the other two on the base at the extreme points of movement of the link, the luc of the magnet on the base, directed towards the link of the same name with the pole of the magnet directed at it on the movable link.