SU1400881A1 - Manipulator mechanical arm - Google Patents
Manipulator mechanical arm Download PDFInfo
- Publication number
- SU1400881A1 SU1400881A1 SU864153888A SU4153888A SU1400881A1 SU 1400881 A1 SU1400881 A1 SU 1400881A1 SU 864153888 A SU864153888 A SU 864153888A SU 4153888 A SU4153888 A SU 4153888A SU 1400881 A1 SU1400881 A1 SU 1400881A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- additional
- compensation
- main
- balancing
- forces
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности. Целью изобретени вл етс повьппение точности позиционировани за счет компенсации деформации от изгиба и кручени механической руки. Это достигаетс тем, что на основных 7 и 8 и дополнительных 9 и 10 уравновешивающих т гах, расположенных под углом друг к другу, создают уравновешивающие силы Р, Р, Р, и , позвол ющие компенсировать деформации, создаваемые силой т жести переносимого издели . Уравновешивающие силы Р и Р создаютс основными приводами компенсации 1 и 12 в зависимости от величины прогиба и угла закручивани , а дополнительные силы Р и Р - дополнительными приводами 13 и 14 компенсации. 2 ил.The invention relates to robotics and can be used in the manufacture of high-precision industrial robots. The aim of the invention is to improve positioning accuracy by compensating for deformation from bending and torsion of a mechanical arm. This is achieved by the fact that on the main 7 and 8 and additional 9 and 10 balancing weights, which are angled to each other, create balancing forces P, P, P, and, allowing to compensate for the deformations created by the force of gravity of the portable product. The balancing forces P and P are created by the main compensation drives 1 and 12 depending on the magnitude of the deflection and the twisting angle, and the additional forces P and P by the additional actuators 13 and 14 compensation. 2 Il.
Description
0000
0000
Изобретение относитс к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности и дл повышени точ- ности позиционировани действующих промышленных роботов.The invention relates to robotics and can be used in the manufacture of high-precision industrial robots and to improve the positioning accuracy of operating industrial robots.
Цель изобретени - повышение точности позиционировани механической руки робота путем компенсации дефор- мадий от изгиба и кручени .The purpose of the invention is to improve the accuracy of positioning the mechanical arm of the robot by compensating bending and torsion deformations.
На фиг. 1 изображена механическа рука манипул тора с устройством дл автоматической компенсации ее упругих деформаций; на фиг. 2 - схема сил, действующих на механическую руку.FIG. Figure 1 shows the mechanical arm of a manipulator with a device for automatically compensating for its elastic deformations; in fig. 2 - diagram of the forces acting on the mechanical arm.
Механическа рука манипул тора состоит из стержн 1, на одном из концов которого закреплен опорный фланец 2, св занный с корпусом манипул тора (не показан), а другой конец жестко св зан с корпусом 3 захватного устройства 4, средств 5 и 6 измерени деформаций и устройства компенсации упругих деформаций.The mechanical arm of the manipulator consists of a rod 1, at one end of which a support flange 2 fixed to the manipulator body (not shown) is fixed, and the other end is rigidly connected to the body 3 of the gripping device 4, means 5 and 6 for measuring the deformations and elastic deformation compensation devices.
Средства 5 и 6 измерени деформации , служащие дл измерени деформации соответственно прогиба и угла закручивани , выполнены в виде, наприг мер, тензометрических датчиков. Уст- ройство компенсации упругих деформаций включает основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 уравновешивающие т ги , основные 11 и 12 и дополнительные 13 и 14 приводы компенсации, например гидроцилиндры, шарнирно установленные на опорном фланце 2, и систему управлени , обеспечивающую в зависимости от величины прогиба и угла закручивани выработку уравновешивающих сил Р и 7 на основных и Р и Р на дополнительных уравновешиваюших т гах.The means 5 and 6 of strain measurement, which serve to measure the strain, respectively, of the deflection and the twisting angle, are made in the form of, for example, strain gauges. The device for compensating for elastic deformations includes the main 7 and 8 and additional 9 and 10 balancing pulls, the main 11 and 12 and additional 13 and 14 compensation drives, for example, hydraulic cylinders pivotally mounted on the support flange 2, and a control system that provides, depending on the values of the deflection and the angle of torsion, the production of the balancing forces P and 7 on the main and P and P on the additional balancing legs.
Основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 уравновешивающие т ги установлены по разные стороны от продольной оси стержн так, что дополнительные уравновешивающие т ги 9 и 10 располагаютс в одной плоскости с продольной осью стержн 1 и параллельны друг другу , кажда из дополнительных уравновешивающих- т г 9 и 10 составл ет с соответствующей основной уравновешивающей т гой 7 и 8 угол ui 5-15 , причем одни концы основных 7 и 8 и дополнительных 9 и 10 уравновешивающих т г жестко св заны с выходными элементами (штоками) соответствующих основных 11 и 12 и дополнительных 13 и 14 приводов компенсации, а друThe main 7 and 8 and additional 9 and 10 balancing rods are installed on opposite sides of the longitudinal axis of the rod so that the additional balancing rods 9 and 10 are located in the same plane with the longitudinal axis of the rod 1 and are parallel to each other, each g 9 and 10 is with the corresponding main balancing pull 7 and 8 angle ui 5-15, with one ends of the main 7 and 8 and additional 9 and 10 balancing t g tightly connected to the output elements (rods) of the corresponding main 11 and 12 and dopol 13 and 14 compensation drives, and
гие их концы шарнирно св заны с корпусом 3 захватного устройства 4. При этом точки креплени этих т г с кор- пусом 3 захватного устройства 4 рас- положены симметрично продольной оси стержн 1. Основные 11 и 12 и дополнительные 13 и 14 приводы компенсации попарно св заны общими гидравлическими магистрал ми. Запоршневые полости одних гидроцилиндрОв св заны со штоковыми полост ми других гидро- цилиндров.Their ends are pivotally connected to the body 3 of the gripping device 4. In this case, the attachment points of these rods with the body 3 of the gripping device 4 are located symmetrically with the longitudinal axis of the rod 1. The main 11 and 12 and additional 13 and 14 compensation drives are pairwise connected These are shared hydraulic lines. The porphyry cavities of some hydraulic cylinders are associated with the rod cavities of other hydraulic cylinders.
Система управлени выполнена в виде системы уравнени с обратной св зью в зависимости от деформаций механической руки. Ее задачей вл етс сведение к нулю измер емых деформаций стержн 1 путем выработки уравновешивающих сил на основных уравнове- щив ающих т г ах 7 и 8.The control system is designed as a feedback equation depending on the deformations of the mechanical arm. Its task is to reduce to zero the measured deformations of the rods 1 by generating counterbalancing forces on the main balancing stages 7 and 8.
1one
,гg
2. sinoilAtB ),2. sinoilAtB)
где А j - ZWhere A j - Z
О г 0 O g 0
5 five
00
В у JK|, ,;In y JK |,,;
Р и Pj - величины уравновешивающих сил;P and Pj - values of the balancing forces;
Jh Jкр жесткость стержн на изгиб и кручение соответственно;Jh Jcr stiffness of the rod for bending and torsion, respectively;
0 Ч о прогиб и угол закручивани свободного конца0 H about the deflection and the twist angle of the free end
Iстержн , вызванные весомIs the weight caused
переносимого издели при отсутствии компенсации; L рассто ние от точки приложени , уравновешивающей силы до продольной оси стержн .portable product with no compensation; L is the distance from the point of application of the balancing force to the longitudinal axis of the rod.
Дл компенсации бокового изгиба и продольного сжати стержн в точках приложени уравновешивающих сил Р| и Р прикладывают дополнительные силы Р и Р, которые определ ют как отрицательно направленные проекции уравновешивающих сил Р и Р на плоскость , проход щую через точки приложени сил и продольную ось стержн . Перпендикул рные к оси стержн 1 составл ющие уравновешивающих силTo compensate for lateral bending and longitudinal compression of the rod at the points of application of counterbalancing forces, P | and P apply additional forces that are defined as negatively directed projections of the balancing forces P and P onto the plane passing through the points of application of forces and the longitudinal axis of the rod. Perpendicular to the axis of the rod 1 components of the balancing forces
. 1. one
.г.g
S I п обS I p about
(А t В),(A t B),
где А j „ Zjwhere a j „zj
1one
J кр Ч ,J cr h,
о about
приложенных симметрично и наклонно к продольной оси стержн , дают равнодействующую A/sincK , котора компенсирует прогиб вызванный весом переносимого издели и момент Bl/sinot относительно оси стержн , который компенсирует ее закручивание .applied symmetrically and obliquely to the longitudinal axis of the rod, give the resultant A / sincK, which compensates for the deflection caused by the weight of the transferred product and the moment Bl / sinot relative to the axis of the rod, which compensates for its twisting.
Приложение дополнительных сил Р и Р, определенных как отрицательно направленные проекции уравновешивающих сил Р( и Р на плоскость, проход щую через точки приложени сил и продольную ось стержн 1, позвол ет компенсировать боковой изгиб и про- дольное сжатие, вызванные действием проекций уравновешивающих сил Р и Р на плоскость, проход щую через точки приложени сил и продольную ось стержн 1 ..The application of additional forces P and P, defined as negatively directed projections of the balancing forces P (and P to the plane passing through the points of application of forces and the longitudinal axis of the rod 1, allows to compensate for lateral bending and longitudinal compression caused by the action of projections of balancing forces P and P on the plane passing through the points of application of forces and the longitudinal axis of the rod 1.
Закон изменени уравновешивающих сил на выходе cиcтe aI управлени в зависимости от измер емых деформаций Z и Cf определ етс передаточными функци миThe law of change of the balancing forces at the output of the aI control system depending on the measured deformations Z and Cf is determined by the transfer functions
W,(Р)W, (P)
А(Р)A (P)
W(P)W (P)
где А(Р), B(P),,Z(P) и С|(Р) - изоб- ражени по Лагшасу соответствующих величин.where A (P), B (P) ,, Z (P), and C | (P) are the Lagshas images of the corresponding quantities.
Например, дл пропорционального закона управлени W(P)K, z закон изменени уравновешивающих сил имеет видFor example, for the proportional control law W (P) K, z, the law of changing the balancing forces is
.ч-). .h-)
4Л4L
2.sin ct2.sin ct
(K,Z(K, Z
Система управлени с пропорцио- нальньш законом управлени не обеспечивает полной компенсации деформации- Остаточные деформации Z и if тем меньше , чем больше К, и К. Этого недостатка лишен, например, пропорциональ- ногинтегральный. регул тор с передаточными функци миA control system with a proportional control law does not provide complete compensation for the deformation — Residual deformations of Z and if the smaller, the larger K and K. This defect is, for example, proportional to integral. controller with transfer functions
К,TO,
КTO
7171
+ Jill Р+ Jill P
Система управлени состоит из счетно-решающего блока 15, на вход которого подключены средства 5 и 6 измерени деформаций, реализующегоThe control system consists of a counting unit 15, to the input of which are connected the means 5 and 6 of strain measurement, realizing
00
5five
выбранный закон управлени , при этом одна пара электрических выходов блока 15 св зана с усилител ми 16 и 17, реализующими необходимые коэффициенты усилени , а друга - с гидрораспределител ми 18 и 19. На электрические выходь усилителей 16 и 17 подключены электрогидравлические преобразователи 20 и 21, гидравлические выходы которых соединены с баком 22 дл рабочей жидкости, а гидравлические выходы св заны через ги,дрораспределите- ли 18 и 19 с приводами 11-14 компен- с ации.the selected control law, with one pair of electrical outputs of block 15 associated with amplifiers 16 and 17, implementing the necessary gain factors, and the other with hydraulic distributors 18 and 19. Electro-hydraulic converters 20 and 21 are connected to electrical output of amplifiers 16 and 17, the hydraulic outlets of which are connected to the tank 22 for the working fluid, and the hydraulic outlets are connected via gi, the distributors 18 and 19 with the compensating drives 11-14.
Средства 5 и 6 измерени деформаций закрепл ют на стержне 1, наход щемс в состо нии деформации от собственного веса. Это положение считают нулевым или исходным. При этом усили нат жени всех т г равны нулю.The means 5 and 6 for measuring the deformations are fixed on the rod 1, which is in a state of deformation due to its own weight. This position is considered to be zero or baseline. At the same time, the tension force of all t g is zero.
Механическа рука манипул тора работает следующим образом.The mechanical arm of the manipulator works as follows.
При переносе издели , у которогоWhen transferring a product that has
5 центр т жести не лежит на продольной оси руки робота, происходит прогиб и закручивание стержн 1. Средства 5 и 6 измерени деформации выдают сигналы счетно-решающему блоку 15, за0 вис щие соответственно от величины прогиба Z и угла Cf закручивани конца стержн , несущего захватное устройство . Счетно-решающий блок 15 подает на выходы усилителей 16 и 17 соответствующие сигналы управлени компенсацией упругих деформаций. После усилени сигналы управлени поступают на электрогидравлические преобразователи 20 и 21, на выходе кото05, the center of gravity does not lie on the longitudinal axis of the robot arm, deflection and twisting of the rod 1 occurs. The means 5 and 6 of the deformation measurement give signals to the calculating unit 15, depending on the deflection Z and the angle Cf of the rod the device. The counting unit 15 provides the outputs of the amplifiers 16 and 17 with the appropriate control signals for the compensation of elastic deformations. After amplification, the control signals go to electro-hydraulic converters 20 and 21, the output of which
5five
рых создаютс давлени Р, и Р рабочей жидкости, пропорциональные входным токам 1| и 1. Рабоча жидкость, проход через гидрораспределители 18 и 9, поступает к приводам 11-14 компенсации , которые обеспечивают усили Р и Р на основных уравновешивающих т гах 7и8иР иР на дополнительных уравновешивающих т гах 9 и 10.pressure P and P working fluid are created, proportional to input currents 1 | and 1. The working fluid, the passage through the hydraulic distributors 18 and 9, goes to the compensation actuators 11-14, which provide the forces P and P on the main balancing straps 7 and 8 and R and R on the additional balancing straps 9 and 10.
Равнодействующа перпендикул рных к продольной оси стержн 1 составл ющих и основных уравновешивающих сил Р , и Р- изгибает стержень 1 в направлении, противоположном прогибу , вызванному весом Р переносимого gg издели . Момент этих составл ющих относительно продольной оси стержн закручивает его в направлении, противоположном закручиванию, вызванному весом переносимого издели . Тем самымEqual to the components 1 and the main counterbalancing forces P perpendicular to the longitudinal axis of the rod 1, and P- bends the rod 1 in the direction opposite to the deflection caused by the weight P of the product carried by gg. The moment of these components relative to the longitudinal axis of the rod twists it in the direction opposite to the twisting caused by the weight of the transferred product. Thereby
сггерженъ приводитс к исходному состо :The result is reduced to the initial state:
основных не вызыbasic no challenge
„ „
|нию. Составл ющие Р,, и Р у|равновешиваю1цих сил Р и бокового изгиба и продольного с|жати стержн 1 благодар противодей с.гвию сил Р и Р на дополнительных уравновешивающих т гах 9 и 10, создаваемых дополнительными приводами 13 и 14 компенсации.| Components P ,, and P y | equilibrium forces P and lateral bending and longitudinal rod 1 due to counter-guviyu forces P and P on additional balancing taps 9 and 10, created by additional compensation actuators 13 and 14.
I Дополнительные силы Р, и Р равны отрицательно направленным проекци м уравновешивающих сил на плоскость, проход щую через точки приложени сил и продольную ось механической руки. Соотношение основных Р и Р и допол- 15ительных P-J и Р сил получают подбором диаметров дополнительных приводов 13 и 14 компенсации пропорциональными .иаметрс м поршней основных приводов l 1 и 12 компенсации.I Additional forces P, and P are equal to the negatively directed projections of the balancing forces on the plane passing through the points of application of forces and the longitudinal axis of the mechanical arm. The ratio of the main P and P and additional P-J and P forces is obtained by selecting the diameters of the additional actuators 13 and 14 for compensation by proportional diameters of the pistons for the main actuators l 1 and 12 for compensation.
LILI
При переносе изделий, у которыхWhen transferring products that have
центр т жести располагаетс на рассто нии j. больше чем 1, от продольной оси стержн 1, уравновешивающие силы F и PI делают противонаправленными.The center of gravity is located at distance j. greater than 1, from the longitudinal axis of the rod 1, the balancing forces F and PI make it opposed.
2д деформаций снабжено дополнительными приводами компенсации и дополнительными уравновешивающими т гами, установленными под углом к основным уравновешивающим т гам и расположенными в одной плоскости с продольной осью стержн параллельно одна другой, причем основные и дополнительные приводы компенсации шарнирно закреплены на опорном фланце,их выходные элементы же- 2d deformations are equipped with additional compensation actuators and additional balancing weights installed at an angle to the main balancing weights and located in the same plane with the longitudinal axis of the rod parallel to each other, the main and additional compensation actuators being hinged on the supporting flange;
Гри этом одна основна уравновешиваюП1а т га работает на сжатие, а друга In this, one basic balancing P1a t ha works in compression, and the other
;а раст жение. В зависимости от требу- ЗО стко св заны соответственно с одним кон€мого направле.ни действи уравновеши - цом основных и дополнительных уравновешивающих т г,а другие концы этих т г . св заны шарнирно между собой и с корпусом захватного устройства.and stretching. Depending on the requirement, they are respectively connected with one of the only directions. And with the balance of the main and additional balancing t g, and the other ends of these t g. are pivotally connected to each other and to the body of the gripping device.
J ающих сил Р и РО гидрораспределите- и 18 и 19, управл емые счетно-решаю- блоком 15, подают рабочую жидкостьJ of the generating forces P and PO of the hydraulic distribution, and 18 and 19, controlled by the counting controller 15, supply the working fluid
ФмзЛFmzl
5five
- -
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864153888A SU1400881A1 (en) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Manipulator mechanical arm |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864153888A SU1400881A1 (en) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Manipulator mechanical arm |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1400881A1 true SU1400881A1 (en) | 1988-06-07 |
Family
ID=21270017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU864153888A SU1400881A1 (en) | 1986-12-01 | 1986-12-01 | Manipulator mechanical arm |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1400881A1 (en) |
-
1986
- 1986-12-01 SU SU864153888A patent/SU1400881A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 727427, кл. В 25 J 19/00, 1980. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3241687A (en) | Mechanical handling apparatus | |
| US4178799A (en) | Force and bending moment sensing arrangement and structure | |
| EP2447696B1 (en) | Wind tunnel balance calibrator | |
| US4132318A (en) | Asymmetric six-degree-of-freedom force-transducer system for a computer-controlled manipulator system | |
| WO1995031887A3 (en) | Exothermic fatigue measurement method of viscoelastic body and hydraulic servo system flexometer | |
| Pfeiffer et al. | A multistage-approach to the dynamics and control of elastic robots | |
| US20130112644A1 (en) | Movement system configured for moving a payload | |
| CN103499413B (en) | Power lever and lever power standard set-up | |
| CN103528752A (en) | Force and moment lever and force and torque standard device | |
| CN109562521B (en) | Deflection element | |
| Wang et al. | Hyperstatic analysis of a fully pre-stressed six-axis force/torque sensor | |
| US5461933A (en) | Shear web load cell having thermal compensation | |
| SU1400881A1 (en) | Manipulator mechanical arm | |
| KR20020016240A (en) | Rectangular biaxial tension and shear test machine on plane | |
| Yamamoto et al. | Load balancer with automatic lifting force compensation | |
| SU1585150A1 (en) | Method and apparatus for relieving robot arm link | |
| Fessler et al. | A 30 ton biaxial tensile testing machine | |
| US4606691A (en) | Beam bending compensation | |
| NO762682L (en) | ||
| RU169802U1 (en) | DEVICE FOR CALIBRATING TENZOMETRIC SCALES | |
| Shaw et al. | Bandwidth enhancement of position measurements using measured acceleration | |
| SU1348171A1 (en) | Robot arm | |
| US2809517A (en) | Dynamometer | |
| JPH02298480A (en) | Bilateral master-slave manipulator | |
| Rónai | Design of a Force Measuring Unit for Robotic Applications |