SU1180263A1

SU1180263A1 - Industrial robot sensitive gripping device

Info

Publication number: SU1180263A1
Application number: SU843720580A
Authority: SU
Inventors: Геральд Иванович Солодкин; Валерий Владимирович Березовик; Владимир Андреевич Дубовский; Сергей Васильевич Зинченко
Original assignee: Институт Технической Кибернетики Ан Бсср
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-09-23

Abstract

Авторское свидетельство СССР № 1104017, кл. В 25 J 15/00, 1983.USSR Author's Certificate No. 1104017, cl. B 25 J 15/00, 1983.

I. ОЧУВСТВЛЕННЫЙ СХВАТ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА, содержащий корпус, на котором установлены с возможностью поворота рычаги с губками, состо щими из трех расположенных в параллельных плоскост х и подпружиненных одна к другой частей: внутренней, установленной со стороны рычага, средней и наружной, причем кажда часть установлена подвижно в одном направлении относительно соседней части, а направлени перемещений средней части относительно внутренней и наружной взаимно перпендикул рны, при этом внутренн часть одной из губок установлена на направл ющих, выполненных в рычаге, и подпружинена к нему, наружна часть снабжена датчиком ее перемещени относительно рычага, а на внутренней и сред ней част х этой губки выполнень отверсти дл установки датчика, отличающийс тем. что, с целью расщирени функциональных возможностей за счет определени положени захватываемого объекта относительно губок и повыщени точности определени усили , приложенного к губкам датчик перемещени содержит приемники и источники светового потока и зеркало, а в рычаге и наружной части губки выполнены по крайней мере четыре -образных канала, одна из ветвей которых в рычаге и наружной части губки расположена на одной пр мой, вершины каналов наружной части губки имеют выход на ее рабочую поверхность, а вершины каналов в рычаге имеют выход на его поверхность против ветви каналов в наружной части губки, лежащей на одной пр мой S с ветвью каналов рычага, при этом зеркало установлено на наружной части губки между этими ветв ми кана.тов, источники светового потока расположены на конце ветви каналов рычага, лежащей на одной пр мой с ветвью каналов наружной части губки, а на концах другой ветви каналов рычага и наружной части губки установлены приемники светового потока. 2. Схват по п. 1, отличающийс тем, что ас о tc каналы выполнены круглыми в поперечном сечении, при этом каналы наружной части губки имеют меньший диаметр, чем каналы О5 рычага. 00I. A SENSITABLE CAPTURE OF INDUSTRIAL ROBOT, comprising a case on which levers with jaws are installed that can be rotated, consisting of three parts arranged in parallel planes and spring-loaded to each other parts: the inner, mounted on the lever side, the middle and the outer, each part is set movably in one direction relative to the adjacent part, and the directions of movement of the middle part relative to the inner and outer are mutually perpendicular, while the inner part of one of the jaws is set On the guides made in the lever, and spring-loaded to it, the outer part is equipped with a sensor for its movement relative to the lever, and on the inner and middle parts of this sponge, there are holes for mounting the sensor, characterized by that. that, in order to extend the functionality by determining the position of the object being captured relative to the jaws and increasing the accuracy of determining the force applied to the jaws, the displacement sensor contains receivers and sources of luminous flux and a mirror, and at least four channels are made in the lever and the outer part of the jaw , one of the branches of which in the lever and the outer part of the sponge is located on one straight line, the tops of the channels of the outer part of the sponge have access to its working surface, and the tops of the channels to the lever have access to its surface against the canal branch in the outer part of the sponge lying on the same straight line S with the arm channel branch, while the mirror is installed on the outer sponge between these canal branches, the light flux sources are located at the end of the arm branch, The outer side of the sponge lying on one straight line with the branch of the channels, and receivers of the luminous flux are installed at the ends of the other branch of the lever channels and the outer part of the sponge. 2. The grip according to claim 1, characterized in that the ac and tc channels are made round in cross section, wherein the channels of the outer part of the sponge have a smaller diameter than the channels O5 of the lever. 00

Description

Изобретение относитс к робототехнике, в частности к сборочным роботам, и может быть использовано, когда требуетс силовое очувствление роботов. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей с|5вата и повышение точности опрделени усили , приложенного к губкам при захватывании и переносе объекта, за счет выполнени датчика положени губки относительно рычага чувствительным к положению объекта в схвате. На фиг. 1 показан схват промышленного робота, обш,ий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - расположение зеркала на ч,а,сти губки. Очувствленный схват промышленного робота содержит установленные на корпусе с возможностью поворота рычаги 1 и 2, на каждом из которых установлена губка, выполненна из трех частей: внутренней 3, средней 4 и наружной 5, лежаш,их в параллельных плоскост х, св занных между собой двум взаимно перпендикул рными парами пружин 6 и 7 и подвижных одна относительно другой вдоль шариковых направл юших 8 и 9. Губка, расположенна на рычаге 1, имеет установленную подвижно относительно него наружную часть 5, котора подпружинена к рычагу пружиной 10. Датчик перемешени наружной части губки относительно рычага содержит расноложенные в рычаге 1 источники 11 светового потока, приемники 12-15 светового потока и расположенные на наружной части 5 губки приемники 16-19 светового потока. В рычаге 1 и наружной части 5 губки выполнены по крайней мере четыре -образных канала 20 и 21 соответственно, одна из ветвей которых в рычаге 1 и наружной части 5 губки расположена на одной пр мой. Вершины каналов 21 имеют выход на рабочую поверхность наружной части 5 губки. Кажда вершина каналов 20 в рычаге 1 имеет выход на его поверхность против ветви каналов 21, лежашей на одной пр мой с ветвью каналов 20, при этом на наружной части 5 губки между этими ветв ми каналоё 21 установлено зеркало 22. Источники 11 светового потока расположены на конце ветви каналов 20 рычага 1, лежашей на одной пр мой с ветвью каналов 21, а приемники 12-15 светового потока - на концах другой ветви каналов 20 и 21. Последние выполнены круглыми в поперечном сечении. Каналы 21 имеют меньший диаметр, чем каналы 20. На рычаге 1 выполнена направл юша поверхность с выступами 23. Захватываемый объект обозначен позицией 24. Электрическа блок-схема обработки сигналов от приемников 12-15 светового потока (фиг. 2) содержит сумматор 25, вычитающие устройства 26-28 и задаюш,ее устройство 29, выход которого соединен с одним из входов вычитающего устройства 28, второй вход которого соединен с выходом сумматора 25, первый вход которого соединен с приемником 12 и одним из входов вычитающего устройства 26, второй входс приемником 13 и вторым входом вычитающего устройства 26, третий вход - с приемником 15 и одним из входов вычитающего устройства 27, а четвертый вход - с приемником 14 и вторым входом вычитающего устройства 27. Электрическа блок-схема обработки сигналов от приемников 16-19 светового потока (фиг. 3) содержит задающее устройство 30 и устройство 31 сравнени , входы которого св заны соответственно с задающим устройством 30 и приемниками 16-19. Часть 5 губки схвата установлена с возможностью перемещени относительно части 4 вдоль шариковых направл ющих 8 только в одном направлении, определ емом пружиной 6, а часть 4 установлена с возможностью перемещени относительно части 3 вдоль шариковых направл ющих 9 только в одном направлении, определ емом пружиной 7. Так как пружины 6 и 7 взаимно перпендикул рны, то часть 5 может перемещатьс параллельно части 3 в любом направлении . В качестве источников 11 светового потока могут быть использованы светодиоды , а в качестве приемников 12-19 светового потока - фотоэлементы. Каналы 20 выполнены со светопоглощающими стенками , т.е. не вл ютс волноводами, с целью получени на их выходе световых лучей с четкой границей. Каналы 21 представл ют собой волноводы. Зеркало 22 выполнено в форме квадрата (фиг. 4). Схват работает следующим образом. Перед включением в работу составл ют модель захватываемого объекта 24 на основании его характерных точек. Эти данные занос т в устройство 30. Каналы 21 располагаютс таким образом, что они открытыми концами наход тс над характерными точками объекта 24. В исходном состо нии перед вз тием объекта 24 внутренн часть 3 губки под действием пружины 10 сдвинута относительно рычага 1 до выступов 23. Световые потоки от источников 11 направл ютс по соответствующим каналам 20 и падают на наружную часть 5 в виде световых п тен 32 (фиг. 4). При этом часть световых потоков Попадает в каналы 21. В этом случае световые потоки не попадают на соответствующие им приемники 12-19. При захвате объекта 24 его поверхность закрывает открытые вершины каналов 21. Световые потоки отражаютс от объекта 24 в характерных точках, воспринимаютс соответствующими приемниками 16-19, электрические сигналы с выходов которых поступают на устройство 31 сравнени , которое сравнивает поступивший сигнал с заранее составленной моделью объекта 24, наход щейс в пам ти устройства 30. В результате сравнени на выходе устройства 31 формируетс информаци о наличии объекта 24 в схвате и его ориентации в пространстве. При сжатии объекта 24 губка перемещаетс относительно рычага 1, сжима пружину 10. Вместе с ней перемещаетс и зеркало 22 наружной части 5, в результате чего часть световых потоков попадает на поверхность зеркала 22 и, отрд жа сь от нее, поступает на соответствующие приемники 12-15. По величине суммарного сигнала с приемников 12-15 света, который пропорционален перемещению зеркала 22, суд т о величине усили сжати схватом объекта. Суммарный сигнал снимаетс с выхода сумматора 25. Так как на каждый из приемников 12-15 попадает одинаковое количество светового потока, разности напр жений с выходов противоположных приемников 12 и 13, 14 и 15, снимаемые с выходов соответствующих вычитающих устройств 26 и 27 в этом случае равны нулю.The invention relates to robotics, in particular assembly robots, and can be used when a power sensing of robots is required. The purpose of the invention is to expand the functionality with | 5vat and improve the accuracy of determining the force applied to the jaws when grabbing and transferring the object, by making the sponge position sensor relative to the lever sensitive to the position of the object in the gripper. FIG. 1 shows the gripper of an industrial robot; in fig. 2 is a view A of FIG. one; in fig. 3 is a section BB in FIG. one; in fig. 4 - the location of the mirror on the hour, and, sti sponge. The sensed gripper of an industrial robot contains levers 1 and 2 mounted on the housing, each of which is equipped with a sponge, made of three parts: the inner 3, the middle 4 and the outer 5, lying down, in parallel planes interconnected by two mutually perpendicular pairs of springs 6 and 7 and moving one relative to the other along the ball guides 8 and 9. The sponge located on the lever 1 has the outer part 5 which is movable relative to it, which is spring-loaded to the lever by the spring 10. Dutch The IR of the outer part of the sponge relative to the lever contains sources 11 of the luminous flux, receivers 12-15 of the luminous flux and receivers 16-19 of the luminous flux located on the outer part 5 of the sponge, located in the lever 1. In the lever 1 and the outer part 5 of the sponge there are at least four channels 20 and 21, respectively, one of whose branches in the lever 1 and the outer part 5 of the sponge is located on the same straight line. The tops of the channels 21 have access to the working surface of the outer part 5 of the sponge. Each top of the channels 20 in the lever 1 has an exit on its surface against the branch of the channels 21, lying on the same straight line as the branch of the channels 20, while on the outer part 5 of the sponge between these branches channel 21 a mirror 22 is installed. Sources 11 of the light flux are located on the end of the branch of the channels 20 of the lever 1, lying on one straight line with the branch of the channels 21, and the receivers 12-15 of the luminous flux at the ends of the other branch of the channels 20 and 21. The latter are made round in cross section. The channels 21 have a smaller diameter than the channels 20. On the lever 1, the ush is directed to the surface with protrusions 23. The captured object is denoted by position 24. The electrical block diagram of signal processing from the luminous flux receivers 12-15 (Fig. 2) contains the adder 25, which subtracts device 26-28 and asked, its device 29, the output of which is connected to one of the inputs of the subtractive device 28, the second input of which is connected to the output of the adder 25, the first input of which is connected to the receiver 12 and one of the inputs of the subtractive device 26, the second input of the receiver m 13 and the second input of the subtracting device 26, the third input with the receiver 15 and one of the inputs of the subtractive device 27, and the fourth input with the receiver 14 and the second input of the subtractive device 27. Electrical block diagram of signal processing from the receivers 16-19 of the light flux (Fig. 3) contains a driver 30 and a comparison device 31, the inputs of which are connected respectively to the driver 30 and receivers 16-19. Part 5 of the gripper jaw is mounted for movement relative to part 4 along ball guides 8 only in one direction defined by spring 6, and part 4 is mounted for movement relative to part 3 along ball guides 9 in only one direction defined by spring 7 Since the springs 6 and 7 are mutually perpendicular, part 5 can move parallel to part 3 in any direction. As sources 11 of the luminous flux, LEDs can be used, and as receivers 12-19 of the luminous flux - photocells. Channels 20 are made with light absorbing walls, i.e. are not waveguides, in order to produce light rays with a clear boundary at their output. Channels 21 are waveguides. Mirror 22 is made in the shape of a square (Fig. 4). The grip works as follows. Before being put into operation, a model of the object to be captured is 24 based on its characteristic points. These data are entered into the device 30. The channels 21 are located in such a way that they have open ends above the characteristic points of the object 24. Before starting the object 24, the inner part of the sponge 3 is shifted relative to the lever 1 to the projections 23 The light fluxes from sources 11 are directed along the respective channels 20 and fall onto the outer part 5 in the form of light spots 32 (Fig. 4). In this part of the light flux Falls into the channels 21. In this case, the light flux does not fall on the corresponding receivers 12-19. When the object 24 is gripped, its surface closes the open tops of the channels 21. Light streams are reflected from the object 24 at characteristic points, perceived by the corresponding receivers 16-19, the electrical signals from the outputs of which are sent to the comparison device 31, which compares the received signal with the previously compiled model of the object 24 stored in the memory of the device 30. As a result of the comparison, information about the presence of the object 24 in the gripper and its orientation in space is formed at the output of the device 31. When the object 24 is compressed, the sponge moves relative to the lever 1, compressing the spring 10. The mirror 22 of the outer part 5 moves with it, as a result of which a part of the light flux falls on the surface of the mirror 22 and, corresponding to it, enters the corresponding receivers 12- 15. The magnitude of the total signal from receivers 12-15 of light, which is proportional to the movement of the mirror 22, is judged on the magnitude of the compression force of the object gripper. The sum signal is removed from the output of the adder 25. Since each of the receivers 12-15 receives the same amount of luminous flux, the voltage differences from the outputs of the opposite receivers 12 and 13, 14 and 15 are taken from the outputs of the corresponding subtractors 26 and 27 in this case are zero.

При осуществлении роботом сборочных операций или операций с объектами, на которые наложены внещние жесткие св зи, на сжатый в схвате объект 24 воздействуют возникающие при этом силы. Если вектор силы находитс в плоскости, перпендикул рной направлению силы сжати объекта, то наружна часть 5 губки, перемеща сь в направлении действи этой силы, вызывает соответствующее перемещение зеркала 22, что приводит к перераспределению отражаемыхWhen the robot performs assembly operations or operations with objects that have external hard connections imposed, the forces arising from this are impacted on the object 24 squeezed. If the force vector is in a plane perpendicular to the direction of the compressive force of the object, then the outer part 5 of the sponge, moving in the direction of this force, causes the corresponding movement of the mirror 22, which leads to a redistribution of the reflected

им световых потоков, в результату чего на выходе одного или обоих вычитающих устройств 26 и 27 по вл етс сигнал рассогласовани , по которому можно судить о величине и направлении воздействующей силы.they are the light fluxes, as a result of which, at the output of one or both of the detractors 26 and 27, a misalignment signal appears, by which one can judge the magnitude and direction of the acting force.

Если вектор силы, воздействующей на сжатый .в схвате объект 24, совпадает по направлению с силой сжати объекта либо направлен ей встречно, то происходит соответственно либо увеличение последней, либо ее уменьщение относительно заданной величины силы сжати . По отклонению величины силы сжати объекта от ее заданного значени в процессе сборочной операции или операции с объектом, на который наложены внещние жесткие св зи, можно судить о величине и направлении силы, воздействующей на сжатый в схвате объект 24. Величина силы сжати объекта задаетс устройством 29. Отклонение величины силы сжати объекта от ее заданного значени снимаетс с выхода вычитающего устройства 28. При этом информаци о наличии объекта 24 в схвате и его ориентации в пространстве не тер етс , так как каналы 21 не выход т за пределы световых п тен 32.If the force vector acting on the compressed object in the gripper object 24 coincides in direction with the compressive force of the object or is directed oppositely to it, then either the latter increases or decreases relative to the predetermined value of the compressive force. From the deviation of the magnitude of the compressive force of an object from its predetermined value in the course of an assembly operation or operation with an object on which external hard connections are imposed, the magnitude and direction of the force acting on the object compressed in the gripper 24 can be judged. The deviation of the magnitude of the compressive force of the object from its specified value is removed from the output of the subtractor 28. In this case, information about the presence of the object 24 in the gripper and its orientation in space is not lost, since the channels 21 do not go beyond Light spot limits 32.

Claims

I. THE FELTEN GRAB OF THE INDUSTRIAL ROBOT, comprising a housing on which levers are mounted with jaws, consisting of three parts located in parallel planes and spring-loaded one to the other parts: internal, mounted on the lever side, middle and outer, each part being movably mounted in one direction relative to the neighboring part, and the directions of movements of the middle part relative to the inner and outer are mutually perpendicular, while the inner part of one of the jaws is mounted on control, made in the lever, and spring-loaded to it, the outer part is equipped with a sensor for its movement relative to the lever, and holes for mounting the sensor are made on the inner and middle parts of this sponge, characterized in that, in order to expand the functionality by determining the position of the grip object relative to the jaws and improve the accuracy of determining the force applied to the jaws, the displacement sensor contains receivers and light sources and a mirror, and in the lever and the outer part of the jaw there are at least four channel-shaped channels, one of the branches of which in the lever and the outer part of the sponge is located on one straight line, the tops of the channels of the outer part of the sponge have an exit to its working surface, and the tops of the channels in the lever have access to its surface against the channel branch in the outer part of the sponge lying on one straight line g with the branch of the channel of the lever, while the mirror “is installed on the outer part of the sponge between these branches of the channels, the light flux sources are located at the end of the branch of the channel of the lever lying on the same line with the branch of als outer portion of the sponge and on the other ends of the branch channels and the outer arm part sponge receivers installed luminous flux.

2. Grip on π. 1, characterized in that the channels are made round in cross section, while the channels of the outer part of the sponge have a smaller diameter than the channels of the lever.