SU1400875A1

SU1400875A1 - Манипул тор

Info

Publication number: SU1400875A1
Application number: SU864169351A
Authority: SU
Inventors: Владимир Владимирович Верховский; Николай Андреевич Лакота; Леонид Николаевич Петров; Нина Федосеевна Полищук
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Проблем Машиностроения При Мвту Им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-06-07

Abstract

Изобретение относитс к области машиностроени , в частности к робототехнике . Целью изобретени вл етс уменьшение потребной мопшости привода поворота корпуса за счет уравновешивани вращающейс массы корпуса, В исходном положении механическа рука 3 манипул тора занимает горизонтальное положение Момент от веса G конструкции руки 3 на плече Н уравновешиваетс момент усили упругого элемента , св зывающего шток;силового цилиндра 4 с датчиком 5 силы, который через систему управлени создает уравновешивающую силу О. на штоке 1 1 силового цилиндра. При выдвижении или вт гивании руки 3 блок изменени передаточного отношени , расположенный в силовом цилиндре и приводимый в движение зубчато-реечной передачей, увеличивает или соответственно уменьшает уравновешивающую силу. При повороте корпуса 2 вместе с рукой 3 соответственно измен етс плечо h действи уравновешивающей силы Q. При повороте руки 3 вниз с одновременным уменьшением плеча h действи уравновешивающей силы Q дополнительный блок изменени передаточного отношени увеличивает величину этой силы, тем самым сохран обтую уравновешенность системы. При повороте руки 3 вверх происходит аналогичный процесс, 3 ил. (Л

Description

Изобретение относится к машиностроению., в частности к робототехнике о

Цель изобретения - уменьшение потребной мощности привода поворота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса»

На фиг.1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З -схема управления.

Манипулятор содержит основание 1, шарнирно соединенное с корпусом 2, в котором установлена с возможностью продольного перемещения механическая рука 3. Разгрузочное устройство имеет силовой цилиндр 4, датчик 5 силы, упругий элемент 6 и блок 7 изменения передаточного отношения. Силовой цилиндр 4 закреплен на корпусе 2 и подключен к напорной магистрали 8 через датчик 5 силы и регулятор 9 давления. Блок 7 изменения предаточного отношения соединен с помощью механизма 10 кинематической связи с механической рукой 3 и установлен между датчиком 5 силы и упругим элементом 6, Другой конец упругого элемента 6 связан со штоком 11 силового цилиндра 4, соединенным с помощью гибкого элемента 12 и опорного ролика 13 с основанием 1. Блок 7 изменения передаточного отношения выполнен в виде винтовой передачи, состоящей из винта 14 и гайки 15, которая является опорным шарниром двуплечего рычага 16. С одним его плечом соединен чувствительный¹элемент 17 датчика силы 5, а с другим - упругий элемент 6. Механизм 10 кинематической связи выполнен в виде зубчато-реечной передачи, причем рейка 18 закреплена на механической руке 3_:, а зубчатое колесо 19 - на винте 14 блока 7 изменения передаточного отношения.

Уравновешивание механической руки происходит'следующим образом.

В исходном состоянии рука манипулятора занимает горизонтальное положение. Б этом случае на привод поворота корпуса относительно’ оси О действует момент от веса конструкции руки G на плече Н, который стремится .сместить руку от ее исходного положения. При этом возникает момент от усилия Р₄ упругого элемента 6 разгру зсчнсго устройства на плече h₍ двуплечего рычага 16 относительно оси 'его поворота 0< . Этот момент соз дает на другом плече двуплечего рычага 16 усилие Р_{2 5} . с которым он давит на чувствительный элемент I7 датчика 5 силы,, Сигнап с датчика 5 силы усиливается с помощью системы управления и создает усилие 0 на штоке 11 силового цилиндра 4. В результате момент от веса конструкции руки G на плече Н относительно оси ее поворота 0 уравновешивается противодействующим моментом разгрузочного устройства, который создается усилием Q на штоке 11 на плече h.

При выдвижении горизонтально расположенной руки, например, направо 'плечо Н увеличивается, а следовательно, увеличивается момент от веса конструкции руки G относительно оси О. При этом вместе с механической рукой 3 перемещается закрепленная на ней рейка 18, вызывая поворот зубчатого колеса 19. Жестко связанный с ним винт 14 поворачивается и перемещает гайку 15 направо, увеличивая плечо h₄и уменьшая плечо h двуплечего рычага 16, Перемещение чувствительного элемента 17 датчика 5 силы пре- небрежимо мало по сравнению с ходрм упругого элемента 6, поэтому ее усилие Р₄ остается практически неизменным. При увеличении плеча h₄ момент от усилия Р₍ упругого элемента 6 относительно оси 0₄ возрастает, а следовательно, возрастает усилие Р .

2.

с которым двуплечий рычаг j б давит на чувствительный элемент 17 датчика 5. силы, вызывая увеличение усилия Q на штоке 11, В результате момент от веса конструкции руки, возросший при ее перемещении направо, компенсируется также возросшим противодействующим моментом разгрузочного устройства. Аналогичным образом происходит уравновешивание конструкции руки при ее перемещении налево от исходного положения..

При повороте механической руки 3 на угол tt. в любом направлении и ? исходного горизонтального псикжезия плечо Н уменьшается, а следовательно, уменьшается момент от веса конструкции руки G относительно оси О, Ирк повороте руки на угол к, от исходного положения по часовой стрелке упругий элемент 6 растягивается, ее чсилие возрастает,, соответственно возрастают усилие на чувствительном элементе 1 7 датчика 5 силы и ус.и-.

лие Q. на штоке 1 1 <, но при этом уменьшается пле’-^го h, на котором приложена сила Q. Пр .чем уменьшение плеча h более существенно по величине, чем возрастание усилия Q. В результате уравновешивающий момент разгрузочного устройства уменьшается и компенсирует момент от веса конструкции руки. При повороте на угол βύ от исходного положения против часовой стрелки упругий элемент 6 сжимается, ее усилие Р,·* уменьшается,, соответственно уменьшаются усилия Р^на чувствительном элементе 17 и Q на штоке 11, но при этом увеличивается плечо h приложения силы Q. Причем уменьшение усилия Q более существенно по величине, чем возрастание плеча h. Уравновешивающий момент, как и в предыдущем случае, уменьшается и компенсирует момент от веса руки. Следовательно, при повороте руки от исходного положения на один и тот же угол st в обоих направлениях уравновешивающий момент имеет одну и' ту же величину за счет одновременного измейения обоих параметров Q и h,

Claims

Формула изобретенная

Манипулятор, содержащий основание, корпус, шарнирно соединенный с основанием, механическую руку, установленную с возможностью продольного перемещения в корпусе, приводы продольного перемещения руки и поворота корпуса, разгрузочное устройство привода продольного перемещения, включающее в себя силовой цилиндр, закрепленный на корпусе, датчик силы и упругий элемент, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребной мощности привода поворота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса, он снабжен блоком изменения передаточного отношения и механизмом кинематической связи корпуса с основанием, выполненным в виде зубчато-реечной передачи, рейка которой жестко закреплена на механической руке, а зубчатое колесо жестко связано с входным элементом блока’изменения передаточного отношения, установленного в силовом цилиндре разгрузочного устройства между датчиком силы и упругим элементом, причем этот блок выполнен в виде двуплечего рычага и винтовой передачи, гайка которой шарнирно связана с этим рычагом, одно плечо которого соединено с датчиком силы, а другое - с одним кон- . цом упругого элемента, при этом винт жестко связан с зубчатым колесом зубчато-реечной передачи, а другой конец упругого элемента жестко связан со штоком силового цилиндра, противоположный конец которого в свою очередь соединен с помощью дополнительно введенных гибкого элемента и опорного ролика с основанием.

Ви.дА

Фиг. 2