SU653103A1

SU653103A1 - Manipulator

Info

Publication number: SU653103A1
Application number: SU762409004A
Authority: SU
Inventors: Михаил Михайлович Логунов
Original assignee: Logunov Mikhail M
Priority date: 1976-10-04
Filing date: 1976-10-04
Publication date: 1979-03-25

Description

(54) МАНИПУЛЯТОР(54) MANIPULATOR

Лзобретение относитс к станкостроению и может быть использовано при работе с вредными дл здоровь человека веществами и во вредных средах, например, в Гор чих камерах и боксах.The invention relates to the machine tool industry and can be used when working with substances harmful to human health and in harmful environments, for example, in hot cells and boxes.

Известен манипул тор, содержащий управл ющий и исполнительный органы, образованные из плоских щарнирных механизмов с кистевыми узлами дифференциального типа на их концах, и соединительное звено с опорой.A manipulator is known, comprising a control and an executive member, formed from flat hinged mechanisms with differential-type wrist nodes at their ends, and a connecting link with a support.

Недостатком этого манипул тора вл етс низка надежность в работе и недолговечность из-за наличи в конструкции гибких элементов.The disadvantage of this manipulator is low reliability and short life due to the presence of flexible elements in the structure.

С целью повышени надежности и долговечности , в предложенном манипул торе шарнирные механизмы управл ющего и исполнительного органов кинематически св заны между собой посредством зубчатых пар, размещенных в соединительном звене, а кистевые узлы снабжены индивидуальными приводами, например, гидроприводами, соединенными трубопроводами.In order to increase reliability and durability, in the proposed manipulator, the hinge mechanisms of the control and executive bodies are kinematically connected to each other by means of gear pairs located in the connecting link, and the wrist units are equipped with individual drives, for example, hydraulic actuators, connected by pipelines.

Ыа фиг. 1 изображен манипул тор, обН1ИЙ вид; на фиг. 2 - кинематическа схема манипул тора (без кистевых узлов); наWah FIG. 1 depicts a manipulator; in fig. 2 - kinematic manipulator diagram (without wrist nodes); on

фиг. 3 -- кинематическа схема кистевого узла управл ющего органа; на фи1. 4 - кинематическа схема кистевого узла исполнительного органа;на фиг, 5 - схем соединени трубопроводами гидропривода кистевого узла управл ющего органа с соответствующим гидроприводом кистевого узла исполнительного органа (кроме гидроприводов , расположенных в сателлитных шестерн х ) :FIG. 3 is a kinematic diagram of a wrist assembly of a governing body; on fi1. 4 is a kinematic diagram of a wrist assembly of an actuator; FIG. 5 shows piping diagrams of a wrist assembly of a controlling organ with a corresponding hydraulic actuator of a wrist assembly of an actuator (except for hydraulic actuators located in satellite gears):

Манипул тор состоит из управл ющего 1 и исполнительного 2 органов с кистевыми узлами 3 и 4 на конце и соединительного звена 5, расположенного в опоре 6, заделанной в стене (перегородке). Кистевые узлы 3 и 4 снабжены индивидуальными приводами , например гидроприводами.The manipulator consists of control 1 and executive 2 organs with wrist nodes 3 and 4 at the end and a connecting link 5 located in support 6 embedded in a wall (partition). Wrist nodes 3 and 4 are equipped with individual drives, such as hydraulic actuators.

Управл ющий орган 1 образован из плоского шарнирного механиз.ма, смонтированного из трех шарнирных параллелогра.ммов: первого, состо н1его из звеньев 7 и 8, шарнирно-сп заннь: .х с концом Соединительного зпси.ч 5, и четырсхигарцирного звена 9; второго , состо щего из звеньев 10 и 11, присоединенных к звену 9, и звена 12, к которому шариирно присоединен кистевой узел 3; третьегг состо щего из звена 13, св занного с соединительным звеном 5, звена 14 и звена 15, жестко св занного со звеном 10 и имеющего с ним общий шарнир на звене 9.The governing body 1 is formed from a flat hinge mechanism, mounted from three hinge parallelograms. M: first, consisting of links 7 and 8, hinged sprocket: x with the end of the Connecting hcd.h 5, and four-hingarzny link 9; the second, consisting of links 10 and 11, attached to link 9, and link 12 to which the wrist node 3 is sari-rio attached; the third link consisting of link 13, connected to connecting link 5, link 14 and link 15, rigidly connected with link 10 and having a common joint with link 9.

Исполнительный орган 2 выполнен аналогично управл ющему, но св зан он со вторым концом соединительного звена 5, а к внешнему звену второго параллелограмма шарнирно присоединен кистевой узел 4.The actuator 2 is made similarly to the controller, but it is connected with the second end of the connecting link 5, and the wrist assembly 4 is hinged to the external link of the second parallelogram.

Кистевой узел 3 выполнен в виде конического дифференциала, состо щего из солнечных шестерен 16, сид щих на оси дифференциала 17, и сателлитной шестерни 18, осью дл которой вл етс корпус гидропривода 19.Wrist unit 3 is made in the form of a conical differential consisting of sun gears 16, seated on the axis of the differential 17, and satellite gear 18, the axis for which is the body of the hydraulic actuator 19.

К корпусу 20 кистевого узла 3 прикреплены два гидропривода 21, каждый из которых состоит из гидроцилиндра и поршн со Д1ТОКОМ 22, внешний конец которого снабжен зубь ми.Two hydraulic actuators 21 are attached to the housing 20 of the wrist assembly 3, each of which consists of a hydraulic cylinder and a piston with D1TOKOM 22, the outer end of which is provided with teeth.

Этими зубь ми штоки 22 соедин ютс с ЦJecтepн ми 23, скрепленными с солнечными шестерн ми 16.With these teeth, the rods 22 are connected to the jets 23, fastened to the sun gears 16.

Гидропривод 19 также состоит из гидроцилиндра со штоком 24, внешний конец которого контактирует с двум коленчатыми рычагами 25, шарнирно св занными с выступами втулки сателлитной шестерни 18.The hydraulic actuator 19 also consists of a hydraulic cylinder with a rod 24, the outer end of which is in contact with two cranked levers 25 pivotally connected with the protrusions of the hub of the satellite gear 18.

Внешние концы коленчатых рычагов 25 предназначены под пальцы руки оператора, а руко ть 26, жестко присоединенна к втулке сателлитной шестерни 18, - под его ладонь. Ось руко тки 26 расположена перпендикул рно к плоскости действи рычагов 25.The outer ends of the crank levers 25 are intended for the fingers of the operator’s hand, and the handle 26, rigidly attached to the hub of the satellite gear 18, is under his palm. The axis of the handle 26 is perpendicular to the plane of action of the levers 25.

К корпусу 20 кистевого узла 3 прикреплена также шестерн 27, котора свободно вращаетс относительно хвостовика звена 12. К этому звену прикреплен гидропривод 28, состо щий из гидроцилиндра и поршн со HITOKOM 29, внешний конец которого снабжен зубь ми, наход щи мис в зацеплении с шестерней 27.A gear 27 is also attached to the housing 20 of the wrist unit 3, which freely rotates relative to the shank of the link 12. A hydraulic drive 28 is attached to this link, consisting of a hydraulic cylinder and a piston with HITOKOM 29, the outer end of which is provided with teeth that are in engagement with the gear 27.

Кистевой узел 4 выполнен в основном аналогично кистевому узлу 3. Отличие заключаетс в том, что на штоке 30 гидропривода 31, размещенного в сателлитной шестерне 32, посажена пружина 33 дл возврата штОка с поршнем в исходное (вт нутое) положение. Шток 30 при выдвижении из цилиндра своим внешним конЦом воздействует на инструмент или другой рабочий орган , который насаживаетс на втулку сателлитной шестерни 32.The brush assembly 4 is basically similar to the brush assembly 3. The difference is that a spring 33 is mounted on the stem 30 of the hydraulic actuator 31 located in the satellite gear 32 to return the piston rod to its original (retracted) position. The rod 30, when extending from the cylinder with its external end, acts on the tool or other working body, which is mounted on the sleeve of the satellite gear 32.

Св зь каждого гидроцилиндра гидропривода 21 кистевого узла 3 с соответствуюШимй тйдроцилиндрами кистевого узла 4 осуществл етс двум соединительными трубопроводами 34 и 35, которые снабжены компенсаторами 36 давлени дл поддержани посто нного давлени рабочей жидкости в гидросистеме. ..Each hydraulic cylinder of the hydraulic drive 21 of the wrist unit 3 is connected with the corresponding hydraulic cylinders of the wrist unit 4 by two connecting pipes 34 and 35, which are equipped with pressure compensators 36 to maintain a constant pressure of the working fluid in the hydraulic system. ..

Аналогично соединены между собой трубопроводами гидроцилиндры гидроприводов 28 кистевых узлов 3 и 4.Similarly interconnected by pipelines hydraulic cylinders of hydraulic actuators 28 wrist nodes 3 and 4.

Гидроцилиндры гидроприводов 19 и 31Hydraulic cylinders of hydraulic actuators 19 and 31

кистевых узлов 3 и 4 соединены между собой одним трубопроводом, к которому также подключен компенсатор давлени .The brush units 3 and 4 are interconnected by one pipeline, to which the pressure compensator is also connected.

Соединительное звено 5 имеет внутри два вала 37 и 38, которые через конические зубчатые пары 39, 40 и 41, 42 кинематически св зывают звень 8 и 13 управл ющего механизма 1 с соответствующими звень ми исполнительного механизма 2.The connecting link 5 has inside two shafts 37 and 38, which, through bevel gear pairs 39, 40 and 41, 42, kinematically link the links 8 and 13 of the control mechanism 1 with the corresponding links of the actuator 2.

Валы 37 и 38 в подшипниках 43, 44, 45, 46 и соединительное звено 5 в подшипниках 47 и 48 снабжены уплотнени ми (манжетами ) дл герметизации.The shafts 37 and 38 in the bearings 43, 44, 45, 46 and the connecting link 5 in the bearings 47 and 48 are provided with seals (cuffs) for sealing.

Соединительные трубопроводы гидросистем расположены в контурах управл ющего и исполнительного 2 органов и в соединительном звене 5 по отношению к нему также герметизированы уплотнени ми в двух местах по длине звена 5.The connecting pipes of the hydraulic systems are located in the contours of the control and actuator 2 bodies and in the connecting link 5 with respect to it are also sealed with seals in two places along the length of the link 5.

Массы управл ющего 1 и исполнительного 2 органов с кистевыми узлами 3 и 4 уравновешены грузом 49, расположенным на удлиненной части звена 14 управл ющего органа 1.The masses of the controlling 1 and executive 2 bodies with wrist nodes 3 and 4 are balanced by the load 49 located on the elongated part of the link 14 of the controlling body 1.

Манипул тор имеет семь степеней свободы (движений): две - за счет плоских шарнирных механизмов управл ющего 1 и исполнительного 2 органов; одну - за счетThe manipulator has seven degrees of freedom (motions): two due to the flat hinge mechanisms of the control 1 and the executive 2 bodies; one due to

качани всего манипул тора в опоре 6; одну - за счет вращени кистевых узлов 3swing all manipulator torus in support 6; one due to the rotation of the brush nodes 3

и 4 относительно осей шестерен 27; две and 4 relative to the axes of the gears 27; two

за счет качани относительно осей дифференциалов 17 и вращени относительно осей сателлитных шестерен 18 и 32 кистевых узлов 3 и 4; одну -- за счет перемещени щтокоп 24 и 30 гидроцилиндров 19 и 31, приводимых в движение в одном направлении рычагами 25, в другом - пружиной 33.by swinging relative to the axes of the differentials 17 and rotating relative to the axes of the satellite gears 18 and 32 of the wrist units 3 and 4; one by moving the shtokk 24 and 30 hydraulic cylinders 19 and 31, set in motion in one direction by levers 25, and in the other by spring 33.

Манипул тор работает следующим образом .The manipulator works as follows.

Ладонь оператора прикладываетс к руко тке 26, а пальцы - к рычагам 25 кистевого узла 3.The operator's palm is applied to the handle 26, and the fingers are applied to the arms 25 of the wrist unit 3.

При перемещении кистевого узла 3 в трех взаимно перпендикул рных направлени х в соответствующих направлени х будет перемещатьс и кистевой узел 4.When moving the wrist unit 3 in three mutually perpendicular directions, the wrist unit 4 will also move in corresponding directions.

При вращении кистевого узла 3 относительно оси щестерни 27 в том же направлении будет вращатьс кистевой узел 4 относительно оси аналогичной шестерни.When rotating the wrist assembly 3 relative to the axis of the pinion 27 in the same direction, the wrist assembly 4 will rotate about the axis of the similar gear.

i;i;

При качании сателлитной шестерни 18 относительно оси дефференциала 17 кистевого узла 3 в. том же направлении будет качатьс сателлитна шестерн 32 кистевого узла 4.When swinging the satellite gear 18 relative to the axis of the differential 17 of the wrist assembly 3 c. the satellite gear 32 of the hand knot 4 will swing in the same direction.

При вращении сателлитной шестерни 18 кистевого узла 3 относительно собственной оси в том же направлении будет вращатьс сателлитна шестерн 32 кистевого узла 4.When the satellite gear 18 of the wrist unit 3 is rotated relative to its own axis, the satellite gear 32 of the wrist unit 4 will rotate in the same direction.

При нажатии на рычаги 25 шток 30 кистевого узла 4 будет выходить наружу, привод тем самым в движение инструмент, а в исходное положение рычаги 25 привод тс пружиной 33 кистевого узла 4 после прекращени нажима.When the levers 25 are pressed, the stem 30 of the wrist unit 4 will extend to the outside, thereby driving the tool, and the levers 25 are reset to their initial position by the spring 33 of the wrist unit 4 after the pressure has been stopped.

Claims

Invention Formula

A manipulator containing control and actuator bodies formed from flat hinge mechanisms with differential wrist nodes at their ends, and a connecting link with a support, characterized in that, in order to increase reliability and durability, the hinge mechanisms of the control and actuator bodies are kinematically interconnected by means of gear pairs placed in the connecting link, and the wrist nodes are provided with individual drives, for example, hydraulic actuators, connected by pipelines.

and

Fchg.ch

Wrv

- ,, m

653103

FIG.

Jz

fig.Z

Js

A

j "

/

J5