SU1440710A1 - Механическа рука манипул тора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности. Целью изобретени   вл етс  повь:- шение точности позиционировани  за счет компенсации деформации изгиба и кручени . Это достигаетс  тем, что промежуточный элемент 13 св зывает корпус 3 захватного устройства 4 с дополнительными уравновешивающими т гами 9 и 10. Промежуточный элемент 13 может быть выполнен в виде поступательной пары или вра- ш,ательной пары, что позвол ет исключить продольное сжатие стержн  1 и по вление бокового изгиба, вызванного действием отли- чаюш,ихс  друг от друга уравновешивающих сил Р и Р2, создаваемых приводами компенсации 11 и 12 на основных уравновешивающих т гах 7 и 8. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

(Л

/2

4

Изобретение относитс  к робототехнике и может быть использовано в производстве промышленных роботов повышенной точности и дл  повышени  точности позиционировани  действующих промышленных роботов .

Цель изобретени  - снижение энергозатрат механической руки за счет уменьшени  приводов.

На фиг. 1 изображена механическа  рука манипул тора с устройством дл  компенсации ее упругих деформаций, использующим поступательные пары в местах соединени  дополнительных т г со свободным концом механической руки манипул тора; на фиг. 2 - схема сил, действующих на механическую руку, изображенную на фиг. I; на фиг. 3 - механическа  рука манипул тора с устройством дл  компенсации ее,упругих деформаций, использующим вращательную пару в качестве промежуточного элемента между дополнительными уравновешивающими т гами и свободным концом механической руки; па фиг. 4 - схема сил, действующих на механическую руку, изоб.- раженную на фиг. 3.

Механическа  рука манипул тора состоит из стержн  1, имеющего на одном конце опорный фланец 2, св занный с корпусом манипул тора (не показан), а другой его конец жестко св зан с корпусом 3 захватного устройства 4, средств 5 и 6 измерени  деформаций и устройства компенсации упругих деформаций.

Средства 5 и 6 измерени  деформаций , служащие соответственно дл  изменени  дефор.маций прогиба и угла закручивани , выполнены, например, в виде тензо- метрических датчиков.

Устройство компенсации упругих деформаций включает основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 0 уравновешивающие т ги, приводы 11 и 12 компенсации, например гидроцилиндры, шарнирно установленные на опорном фланце 2 стержн  1, и систему управлени , обеспечивающую выработку уравновешивающих сил P| и Pi на основных уравновещивающих т гах 7 и 8.

Основные 7 и 8 и дополнительные 9 и 10 уравновешивающие т ги установлены по разные стороны от продольной оси стержн , причем основные уравновещивающие т ги 7 и 8 расположены под дополнительными уравновешивающими т гами 9 и 10 под углом а к посл.едним, а дополнительные уравновешивающие т ги 9 и 10 размещены в одной плоскости с продольной осью стержн  1 и параллельны одна другой. Причем один из концов каждой из основных уравновешивающих т г 8 и 7 жестко св зан с выходным элементом (штоком) соответствующего привода 11 и 12 компенсации, а другой конец этих т г и арнирно св зан с соот- ветствуюп1ей дополнительной уравновешивающей т гой 9 и 10. Последние одним

концом шарнирно св заны с опорным фланцем 2, а другой конец этих т г св зан с корпусом 3 захватного устройства 4 посредством промежуточного элемента 13. При этом точки креплени  дополнительных уравновещивающих т г 9 и 10 с промежуточным элементом 13 расположены симметрично продольной оси стержн  1.

Промежуточный элемент 13 может быть выполнен как в виде поступательной пары

0 (фиг. 1), так и в виде вращательной пары (фиг. 3). Поступательна  пара обеспечивает подвижность дополнительных уравновещивающих т г 9 и 10 в направлении, параллельном продольной оси стержн  1. Вращательна  пара выполнена в виде рамки , установленной в опорах с возможностью ее поворота вокруг оси, располженной в вертикальной плоскости перпендикул рно продольной оси механической руки. В этом случае дополнительные уравновещивающие т ги

0 9 и 10 могут быть выполнены гибкими. Средства 5 и 6 измерени  деформаций подключены на вход системы управлени , состо щей из счетно-рещающего блока 14, одна пара выходов которого св зана с усилител ми 15 и 16, а друга  - с гидрорас- пределител ми 17 и 18. На электрические выходы усилителей 15 и 16 подключены электрогидравлические преобразователи 19 и 20, гидравлические входы которых соединены с баком 21 дл  рабочей жидкости, а гид„ равлические выходы св заны через гидрораспределители 17 и 18 с приводами 11 и 12 компенсации.

Средства 5 и 6 измерени  деформаций закрепл ют на механической руке, наход щейс  в состо нии деформации от собстс венного веса. Это положение считаетс  нулевым или исходным. При этом усили  нат жени  всех т г равны нулю.

В данном случае используют, например, систему управлени  с обратной св зью по деформации механической руки манипул то0 ра. Ее задачей  вл етс  сведение к нулю измер емых деформаций руки манипул тора путем выработки уравновещивающих сил PI и Ра на уравновешивающих т гах

р, (А±В),

i 2-sina

где (-Zo; B j--JKf -фо;

j и /кр - жесткость стержн  на изгиб и кручение соответственно,

Zo и фо - прогиб и угол закручивани  корпуса захватного устройства без компенсации, вызванные весом переносимого издели ; / - рассто ние от точки приложени  уравновешивающей силы Р, до продольной оси стержн .

5

0

5

Закон изменени  уравновешивающих сил на выходе систем управлени  в зависимости от измер емых деформаций Z и ф определ етс  передаточными функци ми

. VK ifP i

W lin-2(ру

где Л(Р), В(Р), Z(P) и ср(Р) изображени  по Лапласу соответствующих величин. Например, дл  пропорционального закона управлени  Wi(P)K, W2(P)K2 закон изменени  уравновешивающих сил принимает вид

1

Р 2-5Ша

(/(:2±/(2ф).

Необходимо отметить, что система управлени  с пропорциональным законом управлени  не обеспечивает полной компенсации деформации. Остаточные деформации Z и ф тем меньше, чем больше Ki и К.2- Этого недостатка лишен, например, пропорционально-интегральный регул тор с передаточными функци ми

W,(P )Kn+, W 2(P)-/(2i+.

Механическа  рука манипул тора работает следующим образом.

При переносе издели , у которого центр т жести не лежит на продольной оси механической руки, происходит прогиб и закручивание стержн  1. Средства 5 и 6 измерени  деформации выдают сигналы счетно- решающему блоку 14, завис щие соответственно от величин прогиба Z и угла ф закручивани  свободного конца стерл н . Счетно- решающий блок 14 подает на входы усилителей 15 и 16 соответствующие сигналы управлени  компенсацией упругих деформаций . После усилени  сигналы управлени  поступают на электрогидравлические преобразователи 19 и 20, на выходе которых создаютс  давлени  Р и Р рабочей жидкости, пропорциональные входным токам I| и Ь- Рабоча  жидкость, проход  через гидрораспределители 17 и 18, поступает к приводам 1 и 12 компенсации, которые обеспечивают усили  Я, и Рг на основных уравновешивающих т гах 7 и 8.

Равнодействующа  перпендикул рных к продольной оси стержн  1 составл ющих PIZ и 22 уравновешивающих сил PI и Р- изгибает механическую руку в направлении, противоположном прогибу, вызванному весом РН переносимого издели . Момент этих составл ющих относительно продольной оси механической руки закручивает руку в направлении , противоположном закручиванию, вызванному весом переносимого издели . Тем самым механическа  рука приводитс  к исходному состо нию. Составл ющие Р и P2S уравновешивающих сил Р и Р не вызывают бокового изгиба и продольного сжати  руки робота благодар  поступательным парам (фиг. 1), обеспечивающим подвижность дополнительных уравновешивающих т г 9 и 10, в направлении, параллельном продольной оси стержн , или же благодар  выполнению промежуточного

элемента 13 в виде рамки (фиг. 3) с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, перпендикул рной к продольной механической оси руки.

В случае, когда центр т жести переносимого издели  лежит на продольной оси стержн , угол закручивани  ф равен нулю, а силы Р и Р2 (l/2-sma).

При переносе изделий, центр т жести которых располагаетс  на значительном рассто нии от продольной оси стержн , необ5 ходимо управл ть направлением действи  уравновешивающих сил PI и PZ. При этом одна уравновещивающа  т га работает на сжатие, а друга  - на раст жение. Этой цели служат гидрораспределители 17 и 18. управл ющие сигналы на которые поступают

0 от счетно-решающего блока 14. В зависимости от требуемого направлени  действи  уравновешивающих сил Р и Р2 гидрораспределители 17 и 18 подают рабочую жид кость в нужную полость гидроцилиндров

5 приводов 11 и 12 компенсации.

Claims (4)

1.Механическа  рука манипул тора, содержаща  стержень, имеющий на одном конце опорный фланец, э другой конец его жестко св зан с корпусом .захватного устройства , устройство компенсации упругих деформаций, включающее основные и дополнительные уравновешивающие т ги, установленные вдоль продольной оси стержн  по разные стороны от последней, а дополни5 тельные уравновешивающие т ги расположены под углом к основным уравновеи и- вающим т гам и размещены в одной плоскости с продольной осью стержн  параллельно одна другой, приводы компенсации,

0 шарнирно закрепленные на опорном фланце , и их выходные элементы жестко св заны с одними концами основных уравновешивающих т г, при этом другие концы этих т г шарнирно св заны с дополнительными уравновешивающими т гами, отличающа с 

5 тем, что, с целью снижени  энергозатрат за счет уменьшени  приводов, она снабжена промежуточным элементом, св занным с корпусом захватного устройства и одними концами дополнительных уравновешивающих т г, а другие концы этих т г шар0 нирно закреплены на опорном фланце.

2.Рука манипул тора по п. 1, отличающа с  тем, что промежуточный элемент выполнен в виде поступательной пары.

3.Рука .манипул тора по п. 1, отличаю- г ща с  тем, что промежуточный элемент выполнен в виде вращательной пары.

4.Рука манипул тора по п. 3, отличающа с  тем, что дополнительные уравновешивающие т ги выполнены гибкими.

0

12

Фкг.2.

ФигМ