SU901044A1

SU901044A1 - Manipulator arm

Info

Publication number: SU901044A1
Application number: SU802945643A
Authority: SU
Inventors: Альфред Иванович Корендясев; Борис Львович Саламандра; Леонид Иосифович Тывес
Original assignee: Государственный Научно-Исследовательский Институт Машиноведения Им.Акад.А.А.Благонравова
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1982-01-30

Description

(54) МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА(54) MECHANICAL HAND

tt

Изобретение относитс к машиностро ению и предназначено дл механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций в промышленности.The invention relates to mechanical engineering and is intended for the mechanization and automation of basic and auxiliary operations in industry.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату вл етс механнчес- ка рука, содержаща основание, шарнирно соединенные звень , индивидуальные приводы каждого звена с кинематическими цеп ми их св зи с соответствующими звень ми и механизм нат жени 1 .Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a mechanical hand containing a base, articulated links, individual drives of each link with the kinematic chains of their connection with the corresponding links and the tension mechanism 1.

Недостатком известной конструкции вл етс наличие одной или более устанавливаемых на звень х руки нат ж- . ных кинематических цепей (ветвей и элементов), что снижает ее надежность .A disadvantage of the known construction is the presence of one or more tensioned fits on the links of the arm. kinematic chains (branches and elements), which reduces its reliability.

Цель изобретени - повышение надежности .The purpose of the invention is to increase reliability.

Поставленна цель достигаетс тем, что механизм нат жени выполнен в виде двух групп нат жных элементов.The goal is achieved by the fact that the tensioning mechanism is made in the form of two groups of tensioning elements.

причем нат жные элементы первой группы установлены в шарнирах звеньев, а нат жные элементы второй группы-- между элементами кинематической цепи привода каждого звена.the tension elements of the first group are installed in the hinges of the links, and tension elements of the second group are between the elements of the kinematic chain of the drive of each link.

Механическа рука снабжена механизмом компенсации кинематического взаимовли ни звеньев, имеющим диф- .ференциалы по числу звеньев, а нат жные элементы второй группы установлень: между выходами дифференциалов и основанием.The mechanical arm is equipped with a mechanism for compensating the kinematic interplay of links, having differentials in the number of links, and the tensioning elements of the second group are installed between the outputs of the differentials and the base.

На фиг. 1 представлена схема механической руки; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1.FIG. 1 shows a diagram of a mechanical arm; in fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 section bb in fig. one.

Механическа рука содержит основание , последовательно шарнирно соединенные звень 2 - 7 и захват 8. Звено 2 посредством шарнира крепитс на основании 1. Приводные кинематические цепи выполнены в виде тросот i; вых передач, включающих тросы .. Каждый из тросов одним концом укреплен на одном из ведущих барабанов ,16-22 , а вторым концом - на одном из ведомых роликов 23-29.The mechanical arm contains a base, successively articulated links 2-7 and a grip 8. The link 2 is attached by a hinge on the base 1. The driving kinematic chains are made in the form of cable i; gears, including cables. Each cable is fixed at one end on one of the driving drums, 16-22, and at the other end on one of the driven rollers 23-29.

Дл изменени конфигурации тросов используют группы направл ющих роликов , в первой группе - ролики 30-35 во второй - ролики 36-40, в третьей ролики 41-44, в четвертой - ролики 45-47 и в п той - ролики 48 и 49, установленные с возможностью вращени относительно осей поворотов звеньев . Ведомые ролики 23-28 жестко св заны со звень ми 2, 3, 4, 5, 6 и 7 соответственно. Ведомый ролик 29 св зан кинематически с захватом 8. Между звеном 2 и основанием 1 установлена с предварительным нат гомTo change the configuration of the cables, groups of guide rollers are used, in the first group - rollers 30-35 in the second - rollers 36-40, in the third rollers 41-44, in the fourth - rollers 45-47 and in the fifth - rollers 48 and 49, mounted rotatably with respect to the axis of rotation of the links. The driven rollers 23-28 are rigidly connected to links 2, 3, 4, 5, 6 and 7, respectively. The driven roller 29 is kinematically connected with the gripper 8. Between link 2 and base 1 is installed with a preload

между звень ми 2 и 3 пружина 50, между звень ми 3 и 4 пружина 51, между звень ми 4 и 5 between links 2 and 3 spring 50, between links 3 and 4 spring 51, between links 4 and 5

52, пружина между звень ми 5 и 6 53 , пружина пружина 54, между звень ми 6 и 7 пружина 55, между губками захвата 8 ,пружина 56. Все эти пружины вл ютс нат жными элементами первой группы механизма нат жени . Нат жными элементами второй группы механизм нат жени вл ютс пружины 57-63, установленные также с предварительным нат гом между элементами кинематической цепи привода каждого элемента .52, a spring between links 5 and 6 53, a spring spring 54, between links 6 and 7 a spring 55, between gripping jaws 8, a spring 56. All these springs are tension elements of the first tension mechanism group. Tension elements of the second group of the tension mechanism are springs 57-63, also installed with a preliminary tension between the elements of the kinematic chain of drive of each element.

С целью исключени кинематического взаимовли ни движени звеньев механическа рука снабжена механизмо компенсации, имеющим дифференциалы по числу звеньев. Установленные на основании индивидуальные приводы 6470 звеньев св заны с выходами 7175 дифференциалов. Нат жные элементы второй группы (пружины) установлены с предварительньП нат гом меж;цу выходами дифференциалов механизма компенсации и основанием.In order to eliminate the kinematic mutual movement of the links, the mechanical arm is equipped with a compensation mechanism having differentials in the number of links. Installed on the basis of individual drives 6470 units associated with the outputs of 7175 differentials. Tension elements of the second group (springs) are installed with a preload between the differential outputs of the compensation mechanism and the base.

Механическа рука работает следующим образом.Mechanical hand works as follows.

Нат жение тросов 9-15 и зубчатых дифференциалов механизма компенсации кинематического взаимовли ни перемещений звеньев, обусловленное действием пружин 50-56 первой группы, частично или полностью уравновешиваетс пружинами 57-63.The tension of the cables 9–15 and the gear differentials of the mechanism for compensating the kinematic interaction of the links, caused by the action of the springs 50–56 of the first group, is partially or fully balanced by the springs 57–63.

Полезна нагрузка и разность приведенных к одному валу нат жений пружин 50 и 57, 51 и 58, 52 и 59, 53 и 60, 54 н 61, 55 и 62, 56 и 63 компенсируютс моментами, создаваемыми индивидуальными приводами 64-70.The payload and the difference in tension of springs 50 and 57, 51 and 58, 52 and 59, 53 and 60, 54 and 61, 55 and 62, 56 and 63, reduced to one shaft, are compensated by the moments generated by the individual drives 64-70.

При вращении валов индивидуальных приводов дБижени через дифференциалы механизма компенсации кинематичекого взаимовли ни перемешени звеньев ведущие барабаны 16-22, тросы и ведомые ролики 23-29 передаютс звень м 2-8.During rotation of the shafts of individual dBizhen drives, through the differentials of the kinematic mutual compensation mechanism of the links, the driving drums 16-22, the cables and the driven rollers 23-29 transmit the links m 2-8.

Дл пружин 50-56 и 57-63 с м гкой характеристикой при изменении конфигурации руки и, следовательно, изменении угла закручивани пружин в ограниченных пределах создаваемые ими составл ющие силы нат жени приводных кинематических цепей мен ютс незначительно. Разница сил нат жени приводных кинематических цепей обусловлена в основном действием полезной нагрузки и динамикой процессов пр.иемещени звеньев 2-8 руки.For springs 50-56 and 57-63 with a soft characteristic, when the configuration of the arm changes and, consequently, the angle of twist of the springs changes to a limited extent, the component tensile forces of the driving kinematic chains vary slightly. The difference between the tension forces of the drive kinematic chains is mainly due to the effect of the payload and the dynamics of the processes in the space of links of 2-8 arms.

Достаточно высока жесткость тросов и их нат жение обусловливают взаимно однозначное соответствие между углами поворота индивидуальных приводов 64-70 и относительным расположением смежных звеньев 2-8 и звена 2 относительно основани 1. Таким об разом обеспечиваетс нат жение всех приводных кинематических цепей, включа механизмы, установленные на основании , без нат жных ветвей, что дает возможность повысить надежность конструкции. Так по отношению к известной механической руке, имеющей семь степеней свободы, удаетс повысить надежность за счет устранени т жело нагруженной кинематической цепи нат жени , в данном случае тросовой ветви, и цепочки согласующих . сумматоров-дифференциалов механизма нат жени . Это существенно облегча .ет и удешевл ет конструкцию.The stiffness of the cables is quite high and their tension determines a one-to-one correspondence between the angles of rotation of the individual drives 64-70 and the relative position of adjacent links 2-8 and link 2 relative to the base 1. Thus, all the driving kinematic chains are tensioned, including the mechanisms installed on the basis, without tension branches, which makes it possible to increase the reliability of the design. So with respect to the well-known mechanical arm, which has seven degrees of freedom, it is possible to increase reliability by eliminating the heavily loaded kinematic tension chain, in this case the cable branch, and the matching chain. adders-differentials of the tension mechanism. This greatly facilitates and reduces the cost of construction.

Возможно использование такого механизма нат жени и при других видах приводных кинематических цепей, например , выполненных в виде зубчатых передач. Возможно также иcпoльзoвaн i этого механизма лищь дл нат жени некоторых приводных кинематических цепей. На базе предложенного механизма нат жени возможно комбинированное решение, позвол ющее модернизировать существующий парк роботов ц манипул торов на основе сочетани с известными методами нат жени приводных кинематических цепей. Б этом случае удаетс повысить грузоподъемность механической руки.It is possible to use such a tensioning mechanism for other types of drive kinematic chains, for example, made in the form of gears. It is also possible to use this mechanism to tension some drive kinematic chains. On the basis of the proposed tensioning mechanism, it is possible to combine a solution that allows modernizing the existing robot park and manipulators based on a combination with known methods of tensioning drive kinematic chains. In this case, it is possible to increase the loading capacity of the mechanical arm.

формула изобретени invention formula

Claims

1. A mechanical arm, containing a base, pivotally connected links, individual drives of each Even with kinematic chains of their connection with the corresponding links and tension mechanism, so that, in order to increase reliability , the tensioning mechanism is executed in the form of two groups of tensioning elements, the tensioning elements of the first group are installed in the hinges of the links, and the tensioning elements of the second group - between the elements

AT

P

43

five

01044 "

kinematic drive chain of each link. ...

2. The mechanical arm according to claim 1, characterized in that 5 it is equipped with a mechanism for compensating the kinematic interplay of links with differentials in the number of links, and the tensioning elements of the second group are installed between the outlets 0 of the differentials and the base.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate 15 № 726762. cl. At 25 U 1/00, 1978.

TO

-12

/ ff

(Rig. G

Bb

11LS

63