SU1183360A1

SU1183360A1 - Manipulator

Info

Publication number: SU1183360A1
Application number: SU833633267A
Authority: SU
Inventors: Евгений Олегович Адамов; Вадим Геннадьевич Иванов; Михаил Григорьевич Золотов; Михаил Михайлович Ляпунов; Сергей Геннадьевич Виногоров
Original assignee: Предприятие П/Я А-1758
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-10-07

Abstract

1. МАНИПУЛЯТОР, содержащий колонну, размещенную на основании, и шарнирно установленный на колонне основной двуплечий рычаг с устройством его уравновешивани , включающим ролик и основной упругий элемент , св занный посредством гибкой т ги с уравновешивающим плечом осно ного двуплечего рычага, отлича ющийс тем, что, с целью сниже ни материалоемкости и повьшени бы стродействи , параметры манипул тор св заны между собой следующей зависимо с т ь.ю ШСНСОЮЗНЛЙ 13 13 . , рассто ние от оси шарнира креплени основного двуплечего рычага к колонне до точки креплени гибкой т ги к уравновешивающему плечу основного двуплечего рычага; рассто ние от оси шарнира креплени основного двуплечего рычага к колонне до оси креплени ролика на колонне , приведенна масса основного двуплечего рычага; рассто ние от оси шарнира креплени основного двуплечего рычага к колонне до точки приложени приведенной массы основного -двуплечего рычага; жесткость основного упругого элемента.1. A MANIPULATOR containing a column placed on the base and a main double-arm lever hinged on a column with a balancing device comprising a roller and a main elastic element connected by means of a flexible rod with a balancing shoulder of the main double-arm which differs in that , in order to reduce material consumption and increase strodey, the parameters of the manipulator are interconnected as follows dependently on t. 13 13. , the distance from the hinge axis of attachment of the main two shoulders to the column to the point of attachment of the flexible rod to the balancing arm of the main two shoulders; the distance from the hinge axis of attachment of the main two shoulders to the column to the axis of attachment of the roller on the column, the reduced mass of the basic two shoulders; the distance from the hinge axis of attachment of the main two-arm to the column to the point of application of the reduced mass of the main-arm and arm; stiffness of the main elastic element.

Description

2, Манипул тор по п. 1, о т л ичающийс тем, что он снабжен дополнительным двуплечим рычагом, шанирно установленным на конце рабочег плеча основного двуплечего рычага, причем основной двуплечий рычаг с уравновешивающим плечом дополнительного двуплечего рычага образуют с введенными звень ми первый шарнирный параллелограммный механизм, при этом на звене параллелограммного механизма , параллельном основному двуплечему рычагу, закреплен дополнительный упругий элемент, кроме того уравновешивающее плечо основного двуплечего рычага вместе с частью колонны и двум дополнительными ср- . ответственно введенными звень ми образует второй параллелограммньй механизм, при этом ось шарнира, соедин ющего дополнительно введенные звень , св зана посредством гибких т г с основным и дополнительным2, the Manipulator according to claim 1, wherein it is equipped with an additional double-arm lever, the working shoulder of the main double-arm lever is mounted on the end of the working arm, and the main double-arm lever with the balancing shoulder of the additional double-arm lever forms the first hinge parallelogram with the entered links. the mechanism, while on the link of the parallelogram mechanism parallel to the main two shoulders, an additional elastic element is fixed, besides balancing the shoulder of the main two shoulders together e with part of the column and two additional Wed-. the responsiblely inserted links form a second parallelogram mechanism, while the axis of the hinge connecting the additionally inserted links is connected by means of flexible bars with the main and additional

пругими элементами, а параметры анипул тора св заны между собой ависимостьюthe spring elements, and the parameters of the anipulor are interconnected by dependence

и - . .and -. .

Kj Kj

К,TO,

де 2 длина уравновешивающего плеча дополнительного двуплечего рычага;de 2 is the length of the balancing shoulder of the additional two shoulders;

ь.длина дополнительно введенного звена второго параллелограммного механизма, параллельного колонне; ü.the length of the additionally introduced link of the second parallelogram mechanism parallel to the column;

R, приведенна масса дополнительного двуплечего рычага , рассто ние от оси шарнира креплени дополнительного двуплечего рычага к основному двуплечему рычагу до точки приложени приведенной. массы дополнительного двуплечего рычага ,R, the reduced mass of the additional two shoulders, the distance from the hinge axis of the additional double arms to the main two shoulders to the point of application of the reduced. the mass of the additional two shoulders,

- жесткость дополнительного упругого элемента. - the stiffness of the additional elastic element.

1one

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к манипул торам, которыми оснащаютс тележки и прочие наземные транспортные средства, и может быть использовано при создании гибких автоматизированных производств , а также в приборостроении, на транспорте и в других отрасл х народного хоз йства.The invention relates to mechanical engineering, in particular to manipulators with which trolleys and other ground vehicles are equipped, and can be used in creating flexible automated productions, as well as in instrument making, in transport and in other sectors of the national economy.

Цель изобретени - снижение материалоемкости и Повышение быстродействи путем введени дополнительного двуплечего рычага и соблюдени зависимостей, св зывающих параметры манипул тора.The purpose of the invention is to reduce material consumption and increase speed by introducing an additional two-arm lever and observing the dependencies connecting the parameters of the manipulator.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый манипул тор с основным упругим элементом в виде цилиндрической пружины; на фиг. 2 - то же, с основным упругим элементом в виде. пневматического цилиндра; на фиг. 3то же, с основным и дополнительным упругими элементами в виде цилиндрических пружин; на фиг. 4 - то же, п основным и дополнительным упругиMil элементами в виде пневматических UH.rnif ;ipoB.FIG. 1 schematically shows the proposed manipulator with the main elastic element in the form of a cylindrical spring; in fig. 2 - the same, with the main elastic element in the form. pneumatic cylinder; in fig. Thirdly, with the main and additional elastic elements in the form of cylindrical springs; in fig. 4 - the same, n the main and additional elastic elements in the form of pneumatic UH.rnif; ipoB.

Манипул тор содержит колонну 1, размещенную на основании 2, и шарнирно установленный на колонне 1 основной двуплечий рычаг 3 с устройством его уравновешивани , содержащим ролик и основной упругий элемент 4, св занньй посредством гибкой т ги 5 с уравновешивающим плечом 6 основного двуплечего рычага, При этом параметры манипул тора The manipulator contains a column 1, placed on the base 2, and a main double-arm lever 3 mounted on the column 1 with a balance device containing a roller and a main elastic element 4, connected by means of a flexible rod 5 with a balancing arm 6 of the main two-arm, This is a manipulator parameter.

св заны между собой зависимостью Р Iinterconnected by dependency P I

р .U . (J, h,p. u. (J, h,

где Е| - рассто ние от оси 7 шарнира креплени основногоwhere e | - the distance from the axis 7 of the hinge of the main

двуплечего рычага к колонне 1 точки креплени гибкой т ги 5 к уравновешивающему плечу 6 основного двуплечего рычага;two shoulders to the column 1 of the attachment point of the flexible rod 5 to the balancing arm 6 of the main two shoulders;

h| - рассто ние от оси 7 шарнира креплени основного двуплечего рычага к колонне 1 до оси креплени ролика 3 на колонне 1;h | - the distance from the axis 7 of the hinge attaching the main two shoulders to the column 1 to the axis of attachment of the roller 3 on the column 1;

Р( - приведенный вес основного двуплечего рычага. 3 l|- рассто ние от оси 7 шарнира креплени основного двуплечего рычага к колонне 1 до точки приложени приведенно го веса основного двуплечего рычага; К, - жесткость основного упругог го элемента 4. Манипул тор снабжен дополнительным двуплечим рычагом 8, шарнирно установленным на конце рабочего плеча основного двуплечего рычага 3, причем основной двуплечий рычаг с уравновешивающим плечом 9 дополни . тельного двуплечего рычага образует с дополнительно введенными звень ми 10 и 11 первый шарнирный параллелограммный механизм, при этом на дополнительно введенном звене 10 параллелограммного механизма, парал- 20 лельном основному двуплечему рычаГУ , закреплен дополнительный упругий элемент 12. Кроме того, уравновешивающее плечо 6 основного двуплечего рычага вместе с частью 13 колонны 1 и двум дополнительными соответственно введенными звень ми 14 и 15 образует второй параллелограммный механизм , при этом ось 16 шарнира, соедин ющего дополнительно введенные звень 14 и 15, св зана посредством гибких т г 5 и 17 с основным 4 и дополнительным 12 упругими элементами, а параметры манипул тора св заны между собой зависимостью р U , где Ej - длина уравновешивающего плеч 9 дополнительного двуплечего рычага; г длина дополнительно введенно го звена 15 второго параллел граммного механизма, параллельного колонне 1; г - приведенньй вес дополнительного двуплечего рычага; рассто ние от оси 18 шарнира креплени дополнительного двуплечего рьтага к основному двуплечему рычагу до точки приложени приведенного веса дополнительного двуплечего рычага; К,- жесткость дополнительного упругого элемента 12. В точке шарнирного сочленени звеньев 10 и 11 установлен ролик 19 дл гибкой т ги 17. При этом в первом иP (is the reduced weight of the main two shoulders. 3 l | - the distance from the axis 7 of the hinge attaching the main two shoulders to the column 1 to the point of application of the reduced weight of the main two shoulders; K, - rigidity of the main elastic element 4. The manipulator is equipped with an additional a two shoulders lever 8, hinged at the end of the working arm of the main two shoulders lever 3, the main two shoulders lever with the balancing arm 9 of the additional double shoulders forming the first hinge with the additionally inserted links 10 and 11 an additional parallelogram mechanism parallel to the main two arm of the lever, an additional elastic element 12 is fixed. In addition, the balancing arm 6 of the main two arm together with part 13 of the column 1 and two additional respectively inserted links 14 and 15 forms the second parallelogram mechanism, with the axis 16 of the hinge connecting the additionally inserted links 14 and 15 connected by means of flexible bars 5 and 17 to the main 4 and additional 12 by elastic elements, and the manipulator parameters are interconnected by the dependence p U, where Ej is the length of the balancing arms 9 of the additional two shoulders; g is the length of the additionally introduced link 15 of the second parallel of the gram mechanism parallel to column 1; g - the reduced weight of the additional two shoulders; the distance from the hinge axis 18 of the attachment of the additional two shoulders to the main two shoulders to the point of application of the reduced weight of the additional two shoulders; K is the stiffness of the additional elastic element 12. At the articulation point of the links 10 and 11 a roller 19 is installed for a flexible rod 17. At the same time, in the first and

упругие элементы могут быть выполнены в виде цилиндрических пружин (фиг. 1 и 3) или пневматических цилиндров , играющих роль аккумул торов энергии (фиг. 2 и 4). В последнем случае штоковые полости этих цилиндров до начала работы заполн ют воздухом с атмосферным давлением. При этом 604 втором шарнирных параллелограммных механизмах противолежащие звень имеют равные длины, а именно: 6 и звено 14 - длину к. , звено 15 и часть 13 колонны 1 - длину/х плечо 9 и звено 11 - длину П2, а звено 10 - длину, равную сумме длин и I, уравновешивающего 6 и рабочего 8 плеч основного двуплечего рычага. Кроме того, манипул тор может быть снабжен еще одним двуплечим рычагом, шарнирно установленным на конце рабочего плеча дополнительного двуплечего рычага, тогда уравновешивающее 9 и рабочее плечи последнего с дополнительно введенными звень ми должны образовывать третий шарнирный параллелограммный механизм и иметь еще один, соединенньй с ним, упругий элемент (не показаны). Основной 4 и дополнительный 12 параметры упругих элементов 4 и 12 регулируютс в соответствии с параметрами двуплечих рычагов и параллелограммных механизмов зависимост ми р., .Р . р , ,P2-Lz Ч Г-JT -U- путем изменени жесткости соответствующей пружины или путем изменени объе- ма штоковой полости соответствующего пневматического цилиндра. Колонна 1 может иметь поворотную часть, а ее основание 2 может быть установлено на транспортном средстве, На конце рабочего плеча укреплен в зависимости от условий эксплуатации манипул тора грузозахватный, зажимный или поддерживающий рабочий орган. Манипул тор имеет приводы, св занные с системой программного управлени технологическим участком автоматической линии(не показано)и размещенные в зоне шарнирных сочленений. Манипул тор работает следующим образом. При подаче управл ющего воздействи от системы .программного управлени манипул тор перемещаетс к месту работы и там фиксируетс . Затем один из приводов через шарнир 7Elastic elements can be made in the form of cylindrical springs (Fig. 1 and 3) or pneumatic cylinders, which play the role of energy accumulators (Fig. 2 and 4). In the latter case, the stock cavities of these cylinders are filled with air at atmospheric pressure prior to the start of work. At the same time, 604 second hinged parallelogram mechanisms, the opposite links have equal lengths, namely: 6 and link 14 - length to., Link 15 and part 13 of column 1 - length / x shoulder 9 and link 11 - length P2, and link 10 - length equal to the sum of the lengths and I, balancing 6 and working 8 arms of the main two shoulders. In addition, the manipulator can be equipped with another two-arm lever, hinged at the end of the working arm of the additional two-arm lever, then the balancing 9 and the working shoulders of the latter with the additionally inserted links must form a third pivotal parallelogram mechanism and have another one connected to it, elastic element (not shown). The main 4 and additional 12 parameters of the elastic elements 4 and 12 are adjusted in accordance with the parameters of the two shoulders and parallelogram mechanisms according to the relationships p.,. p,, P2-Lz × G-JT -U- by changing the stiffness of the corresponding spring or by changing the volume of the rod end of the corresponding pneumatic cylinder. Column 1 can have a turning part, and its base 2 can be mounted on a vehicle. At the end of the working arm it is strengthened, depending on the operating conditions of the manipulator, a load gripping, clamping or supporting tool. The manipulator has actuators connected with the software control system of the technological section of the automatic line (not shown) and located in the area of articulated joints. The manipulator works as follows. When applying a control action from the system control system, the manipulator moves to the work site and is fixed there. Then one of the drives through the hinge 7

передает усилие уравновешивающему и рабочему плечам 6 основного двуплечего рычага. Под действием этого усили происходит перемещение плеч (а в случае необходимости и поворот колонны 1 или ее части), в результате чего рабочее плечо занимает любое промежуточное положение в пределах рабочей зоны дл проведени операций с объектом манипулировани При этом вследствие перемещени урановешивающего плеча 6 перемещаетс и гибка т га 5, св занна с ним и упругим элементом 4, осуществл ющим уравновещивание рабочего плеча. При движении плеча 6 вверх происходит либо раст жение пружины (фиг. 1), либо сжатие воздуха в штокрвой полости пневматического цилиндра (фиг. 2), а при движении плеча 6 вниз - соответственно сжатие пружины или расширение воздуха в штоковой полости пневматического цилиндра.transmits the force to the balancing and working shoulders 6 of the main two shoulders. Under the action of this force, the shoulders move (and, if necessary, the column 1 or its part is rotated), as a result of which the working shoulder occupies any intermediate position within the working area for carrying out operations with the object of manipulation. t ha 5, associated with it and the elastic element 4, which balances the working arm. When the shoulder 6 moves upwards, either the spring stretches (Fig. 1) or the air is compressed in the piston rod cavity of the pneumatic cylinder (Fig. 2), and when the arm 6 moves downward, the spring compression or expansion of the air in the rod cylinder of the pneumatic cylinder respectively.

Работа манипул тора дл вариантов его выполнени , изображенных на фиг. 3 и 4, осуществл етс аналогично с той разницей, что соответствующий привод через шарнир 18 передает усилие уравновешивающему и рабочему плечам дополнительного двуплечего рычага. Под действием этого усили происходит разворот звеньев 10 и 11 первого и звеньев 14 и 15The manipulator operation for the embodiments shown in FIG. 3 and 4, is carried out similarly with the difference that the corresponding drive through the hinge 18 transmits the force to the balancing and working arms of the additional two shoulders. Under the action of this effort, the reversal of links 10 and 11 of the first and links 14 and 15

второго параллелограммных механизмов вокруг соответствующих шарниров. При этом перемещаютс гибкие т ги 5 и 17, взаимодействующие соответственно с основным 4 и дополнительным 12 упругими элементами, осуществл ющими уравновешивание манипул тора .second parallelogram mechanisms around the respective hinges. At the same time, flexible rods 5 and 17, which interact respectively with the main 4 and additional 12 elastic elements, which balance the manipulator, move.

7 777777,77777

Фиг. 2FIG. 2

Claims

1. A MANIPULATOR comprising a column located on the base and a main two-arm lever pivotally mounted on the column with a balancing device including a roller and a main elastic element coupled by means of a flexible link to the balancing arm of the main two-arm lever, characterized in that, in order to reduce material consumption and increased performance, manipulator parameters are interconnected by the following dependence a

where is the distance from the axis of the hinge of the mounting of the main two-shouldered lever to the column to the point of attachment of the flexible rod to the balancing shoulder of the main two-shouldered lever;

B, is the distance from the axis of the hinge of the mounting of the main two shoulders of the lever to the column to the axis of attachment of the roller on the column;

P, is the reduced mass of the main § two-shouldered lever;

- the distance from the axis of the hinge of fastening the main two-shouldered lever to the column to the point of application of the reduced mass of the main two-shouldered lever;

- stiffness of the main elastic element.

<Out.1

SU ,,,. 1183360>

elastic elements, and the manipulator parameters are interconnected by the dependence

2. The manipulator according to π. 1, which consists in that it is provided with an additional two-arm lever pivotally mounted on the end of the working arm of the main two-arm lever, the main two-arm lever with the balancing arm of the additional two-arm arm form the first articulated parallelogram mechanism with the introduced links, while on the link of the parallelogram mechanism parallel to the main two-arm lever, an additional elastic element is fixed, in addition _? balancing shoulder of the main two-shouldered lever together with part of the column and two additional sr-. forms the second parallelogram mechanism with the responsibly inserted links, while the axis of the hinge connecting the additionally inserted links is connected by means of flexible rods to the main and additional links where A is the length of the balancing arm of the additional two-shouldered lever;

h ₂ - the length of the additionally introduced link of the second parallelogram mechanism parallel to the column;

Pj is the reduced mass of the additional two shoulders lever;

L, _g is the distance from the axis of the hinge of fastening the additional two-shouldered lever to the main two-shoulder lever to the point of application given. masses of an additional two-shouldered lever;

“Stiffness of the additional elastic element.

J i fail