WO2022186722A1 - Манипулятор с двумя руками - Google Patents
Манипулятор с двумя руками Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022186722A1 WO2022186722A1 PCT/RU2021/000554 RU2021000554W WO2022186722A1 WO 2022186722 A1 WO2022186722 A1 WO 2022186722A1 RU 2021000554 W RU2021000554 W RU 2021000554W WO 2022186722 A1 WO2022186722 A1 WO 2022186722A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- link
- torque motor
- axis
- rigidly connected
- fixed
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 claims 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
Definitions
- the inventive two-handed manipulator relates to mechanical engineering and can be widely used in robotic systems for sorting, mounting, assembly and 3D printing on station and conveyor systems, where sequential cyclic movement of the manipulator in a circle in one direction, consistent sequential or joint work is required.
- two arms of the manipulator in a single working area.
- the first link and the second link are driven by the first drive unit and the second drive unit, respectively.
- the third engine is installed on the second link.
- the ball spline screw (third link) is driven by the third motor through the third drive unit.
- the disadvantages of this device are the complex design of drives, with the presence of gears, belt drives, electromagnetic clutches, which add an additional positioning error and add weight to the weight of the belt, gears, shafts and pulleys, a slotted screw with a thick cross-sectional wall, and in the supports of such a screw Heavy duty ball screw bearings are used. With an increase in the length of the arms of the horizontal links and the working stroke of the linear axis according to such a scheme, these disadvantages become significant, since they increase the mass and inertia of the moving parts of the device.
- control unit base
- hands are attached to it from below.
- This arrangement of the manipulator may be an advantage in some conditions of working use of the manipulator. However, it complicates the process of installation, maintenance and limits the mobility of the manipulator. If you place the base of such a robot from below, and fix the arms from above, then most of the working space of the robot will be occupied by such a base block.
- the drive with a gear has increased dimensions in height and weight compared to a gearless drive, which increases the overall dimensions and weight.
- External cable management from control units increases the space occupied by parts of the manipulator. Increases the risk of damage to cable connections.
- the cable limits the range of the first axle rotating joint, as it twists during operation.
- the manipulator must return to its original position in the opposite direction in order to eliminate cable twisting. It excludes the possibility of sequential work of two arms of the manipulator in a single working area in a circle in one direction.
- the closest analogue chosen as a prototype is the two-armed Kawasaki "DuAro" SCSRA manipulator from Kawasaki Robotics published on the website on the Internet at: https.7/robotics.kawasaki.com/enl/products/robots/dual-arm-scara/ duArol/.
- the robot consists of a control unit, a base fixed on the base of two arms, each of which has two rotary links, two axes providing rotation in the horizontal plane, a vertical linear link with the ability to move up and down, a hand link providing rotation in the horizontal plane.
- External flexible cable channel with a margin in length in the form of a loop, to ensure the range of movement of the linear link.
- the disadvantages of this two-handed manipulator are the small radius of the working area of the manipulator, the lack of continuous circular sequential work of two hands, a limited degree of freedom of the hand link.
- the linear link has a small range of movement - 150 mm. With an increase in the radius of the working area according to this scheme, it will lead to an increase in the dead weight of the manipulator.
- the technical task of the proposed technical solution is to expand the operational capabilities due to: providing the possibility of unlimited rotation of two hands along the first axis, located coaxially and working in a single working area; increasing the radius of the working area with a relatively small mass of the device; simplification of the drive circuit, no external placement of power and control cables that limit the movement of links; the release of the internal space of the links from the presence in the drive circuit of transmission elements, such as reduction gears, belt and chain drives (this space can be used for use in the carrier system of internal structural elements of a closed multi-circuit and multi-chamber section with a decrease in the dimensions of the cross-section of the links); ensuring the independence of the kinematics of the drive of the linear axis and the horizontal axis of rotation of the brush.
- the base is located at the bottom of the device, on which a support column is installed, the outer overall diameter of which does not exceed the width of the first link of the arm
- two multi-link identical arms are made with five links and five axes
- drives are implemented by torque motors, without reduction gears, directly , wherein the first torque motor is mounted on the first axis, the stator of the first torque motor is fixed on the first hub rigidly connected to the support column, the rotor of the first torque motor is fixed on the first shaft rigidly connected to the first link, the second torque motor is mounted on the second axle, second torque motor stator the rotor is fixed on the second hub, rigidly connected with the first link, the rotor
- the drives are implemented by torque motors, without reduction gears, directly, while the first torque motor is mounted on the first axis, the stator of the first torque motor is fixed on the first hub, rigidly connected to the support column, the rotor of the first torque motor is fixed on the first shaft, rigidly connected to the first link, the second torque motor mounted on the second axis, the stator of the second torque motor is fixed on the second hub, rigidly connected to the first link, the rotor of the second torque motor is fixed on the second shaft, rigidly connected to the second link, the third link with linear movement along the vertical axis is driven by the third torque motor through rack and pinion, at e that the stator of the third torque motor is fixed on the third hub, rigidly connected to the second link,
- the two-handed manipulator is novel, differing from the prototype in the features listed above, and ensures the achievement of the technical result envisaged by the applicant.
- FIG. 1 The essence of the proposed manipulator with two hands is illustrated by drawings, which show: figure 1 - General view of the manipulator with two hands; in fig. 2 - the same, top view of the manipulator with two arms; in fig. 3 - the same section A-A of the manipulator with two arms; in fig. 4 - the same, a manipulator with two arms, view B (the node of the first axis); in fig. 5 - the same, a manipulator with two arms, view B (the node of the second axis); in fig. 6 - the same, a manipulator with two arms, view D (third axis node); in fig. 7 - the same, a manipulator with two arms, section D-D (rack drive unit and cable winding system); in fig. 8 - the same, a manipulator with two arms, view E (a node of the fourth and fifth axes (hand).
- the work of the manipulator with two hands is carried out as follows.
- the control unit 2 controls the coordinated movement of the links 16, 17, 6, 18, 19 along the axes 4, 20, 7, 21, 22 of two multi-link arms 3, sequentially or jointly, in a single working area 5, via the power and control cables 13.
- the first torque motor 8 drives the first link 16 by rotating along the first axis 4.
- the rotating contact device 48 eliminates the twisting of the power and control cables 13 when passing through the first axis 4 and provides an unlimited range of rotation along the first axis.
- the second torque motor 9 drives the second link 17 by rotation along the second axis 20.
- the third link 6 with linear movement along the vertical axis 7 is driven by the third torque motor 10 through rack and pinion 31.
- the cable winding system with a reel 51 provides a single size along the length of the power and control cable 13 in the entire range of movement of the third link 6 along the vertical axis 7.
- the fourth torque motor 11 drives the fourth link 18 by rotation along the fourth axis 21.
- the fifth torque motor 12 drives the fifth link 19 by rotation along the fifth axis 22.
- the operational capabilities are expanded due to: providing the possibility of unlimited rotation of two hands along the first axis, located coaxially and working in a single working area; increasing the radius of the working area with a relatively small mass of the device; simplification of the drive circuit, the absence of external placement of power and control cables that limit the movement of links; the release of the internal space of the links from the presence in the drive circuit of transmission elements, such as reduction gears, belt and chain drives (this space can be used for use in the carrier system of internal structural elements of a closed multi-circuit and multi-chamber section with a decrease in the dimensions of the cross-section of the links); ensuring the independence of the kinematics of the drive of the linear axis and the horizontal axis of rotation of the hand, due to the fact that the base of the manipulator with two arms is located at the bottom of the device on which the support column is installed, the outer overall diameter of which does not exceed the width of the first link of the arm, two multi-link identical arms are made with five links and five links and five links and five
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Манипулятор с двумя руками содержит основание, блок управления, две многозвенные руки, установленные соосно на единой первой оси, работающие в единой рабочей зоне, содержащие третье звено с линейным перемещением по вертикальной оси, двигатели, кабели питания и управления. Две многозвенные идентичные руки выполнены с пятью звеньями и пятью осями. Приводы реализованы моментными двигателями, без понижающих редукторов. Первый моментный двигатель установлен на первой оси, второй - на второй оси. Третье звено с линейным перемещением по вертикальной оси приводится в движение третьим моментным двигателем через реечную передачу. Четвертый моментный двигатель установлен на четвертой оси, пятый - на пятой оси. Образующие кисть четвертое и пятое звенья обеспечивают возможность вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом направление вращения кисти в горизонтальной плоскости при одновременном перемещении линейного звена может меняться в любом направлении. На первой оси каждой руки установлено по одному вращающемуся контактному устройству.
Description
Манипулятор с двумя руками
Область техники
Заявляемый манипулятор с двумя руками относится к машиностроению и может найти широкое применение в роботизированных комплексах сортировки, монтажа, сборки и 3-х мерной печати на постовых и конвейерных системах, где требуется последовательное циклическое перемещение манипулятора по кругу в одном направлении, согласованная последовательная или совместная работа двух рук манипулятора в единой рабочей зоне.
Предшествующий уровень техники
Известен китайский патент N° 208084334, опубликованный 13.11.2018 г., в котором описан однорукий манипулятор SCARA, состоящий из основания, шарико-шлицевого винта, первого звена, первого привода с первым двигателем с ведущей шестерней, с блоком первого привода с монтажной колодкой и с зубчатой передачей, второго звена, второго привода с вторым двигателем с ведущей шестерней, с блоком второго привода с монтажной колодкой и с ременной передачей, третьего привода с третьим двигателем с зубчатой передачей и двумя электромагнитными муфтами, с кабелем, подающим питание на три двигателя и две электромагнитные муфты. Первый двигатель, второй двигатель, блок привода первого звена, блок привода второго звена смонтированы в основании. Первое звено и второе звено приводятся во вращение блоком первого привода и блоком второго привода соответственно. Третий двигатель установлен на втором звене. Шарико- шлицевой винт (третье звено) приводится в движение третьим двигателем через блок третьего привода.
Недостатками данного устройства являются сложная конструкция приводов, с наличием зубчатых передач, ременных передач, электромагнитных муфт, которые добавляют дополнительную погрешность позиционирования и добавляют вес массой ремня, зубчатых передач, валов и шкивов, шлицевого винта с толстой стенкой поперечного сечения, а в опорах такого винта используются тяжелые шарико-винтовые подшипники. При увеличении длины плеч горизонтальных звеньев и рабочего хода линейной оси по такой схеме эти недостатки становятся существенными, так как увеличивают массу и инерцию подвижных частей устройства.
Кроме того, при такой кинематической схеме совместное вращение и линейное перемещение можно осуществлять только в одном направлении. Смена направления управляется реверсом двигателя, а обе приводные схемы установлены на едином валу, соответственно смена направления отдельно на одной из осей вращения или перемещения невозможна. Для смены направления одной из осей потребуется остановка другой. Это увеличит время выполнения операции манипулятором, при необходимости поворота кисти.
Известен китайский патент N» 108994821, опубликованный 14.12.2018 г., в котором описан манипулятор SCARA с двумя руками, состоящий из блока управления и узла плечевого звена, в свою очередь содержащий плечевое первое звено первой руки и плечевое первое звено второй руки, передние концы которых соединены с возможностью вращения по первой оси, узла основного звена, в свою очередь содержащий основное звено первой руки и основное звено второй руки, концы которых также соединенные с возможностью вращения, при этом плечевое звено первой руки расположено над плечевым звеном второй
руки и снабжено первым редуктором, соединенным с первым поворотным цилиндром, который жестко соединен с блоком управления, вторым редуктором, установленным между плечевым звеном первой руки и плечевым звеном второй руки для вращающегося соединения, кроме того содержит два блока управления - плечевым звеном первой руки и плечевым звеном второй руки, два блока управления - основным звеном первой руки и основным звеном второй руки, два поворотных цилиндра, установленные соответственно на основных звеньях первой и второй руки связанные со своими блоками управления через подшипники с образованием вращающего сочленения.
Недостатками данного устройства являются, то что блок управления (основание) расположено сверху, к нему снизу крепятся руки. Такая компоновка манипулятора может являться преимуществом в некоторых условиях рабочего использования манипулятора. Однако она усложняет процесс монтажа, обслуживания и ограничивает мобильность манипулятора. Если расположить основание такого робота снизу, а руки закрепить сверху, то большая часть рабочего пространства робота будет занята таким блоком-основанием. Привод с редуктором имеет увеличенные габариты по высоте и массу по сравнению с безредукторным приводом, что увеличивает общие габариты и массу. Внешний кабель-менеджмент от блоков управления увеличивает объем занимающий частями манипулятора. Повышает риск повреждения кабельных соединений. По описанию и прилагаемым чертежам видно, что кабель ограничивает диапазон вращающегося соединения первой оси, так как при работе происходит его скручивание. Тем самым манипулятор должен возвращаться в исходную позицию в обратном направлении, чтобы устранить скручивание кабеля. Это исключает
возможность последовательной работы двух рук манипулятора в единой рабочей зоне по кругу в одном направлении.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа является двурукий SCSRA манипулятор Kawasaki «DuAro» от Kawasaki Robotics опубликованное на сайте в сети Internet по адресу: https.7/robotics.kawasaki.com/enl/products/robots/dual-arm-scara/duArol/. Робот состоит из блока управления, основания, закрепленных на основании двух рук, каждая из которых имеет по два поворотных звена, две оси, обеспечивающие вращение в горизонтальной плоскости, вертикальное линейное звено с возможностью перемещения вверх - вниз, звено кисти обеспечивающие вращение в горизонтальной плоскости. Внешний гибкий кабель-канал с запасом по длине в форме петли, для обеспечения диапазона перемещения линейного звена.
Недостатками данного двурукого манипулятора являются малый радиус рабочей зоны манипулятора, отсутствие непрерывной круговой последовательной работы двух рук, ограниченная степень свободы звена кисти. Линейное звено имеет малый диапазон перемещения - 150 мм. При увеличении радиуса рабочей зоны по такой схеме приведет к увеличению собственной массы манипулятора.
Раскрытие изобретения
Технической задачей заявляемого технического решения является расширение эксплуатационных возможностей, обусловленное: обеспечением возможности неограниченного вращения двух рук по первой оси, расположенных соосно и работающих в единой рабочей зоне; увеличение радиуса рабочей зоны при относительно малой массе устройства; упрощение схемы привода, отсутствие внешнего
размещения кабелей питания и управления, ограничивающих перемещение звеньев; освобождение внутреннего пространства звеньев от присутствия в схеме привода элементов трансмиссий, таких как понижающие редукторы, ременные и цепные передачи (это пространство может быть использовано для применения в несущей системе внутренних конструктивных элементов замкнутого многоконтурного и многокамерного сечения с уменьшением габаритов поперечного сечения звеньев); обеспечение независимости кинематики привода линейной оси и горизонтальной оси поворота кисти.
Указанный технический результат достигается тем, что манипулятор с двумя руками, содержащий основание, блок управления, две многозвенные руки, установленные соосно на единой первой оси, работающие в единой рабочей зоне, содержащие третье звено с линейным перемещением по вертикальной оси, двигатели, кабели питания и управления, согласно изобретению, основание расположено внизу устройства, на котором установлена колонна-опора, внешний габаритный диаметр которой не превышает ширину первого звена руки, две многозвенные идентичные руки выполнены с пятью звеньями и пятью осями, приводы реализованы моментными двигателями, без понижающих редукторов, напрямую, при этом первый моментный двигатель установлен на первой оси, статор первого моментного двигателя закреплен на первой ступице, жестко связанной с колонной- опорой, ротор первого моментного двигателя закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, второй моментный двигатель установлен на второй оси, статор второго моментного двигателя закреплен на второй ступице, жестко связанной с первым звеном, ротор второго моментного двигателя закреплен на втором валу, жестко связанным со вторым звеном, третье звено с линейным перемещением
6 по вертикальной оси приводится в движение третьим моментным двигателем через реечную передачу, при этом статор третьего моментного двигателя закреплен на третьей ступице, жестко связанной со вторым звеном, ротор третьего моментного двигателя закреплен на третьем валу, жестко связанным с внешним зубчатым венцом реечной передачи, несущий элемент третьего звена выполнен тонкостенным профилем из алюминиевого сплава, в опорах третьего звена установлены легкие подшипники скольжения из полимерно- композиционных материалов, четвертый моментный двигатель установлен на четвертой оси, статор четвертого моментного двигателя закреплен на четвертой ступице, жестко связанной с третьим звеном, ротор четвертого моментного двигателя закреплен на четвертом валу жестко связанным с четвертым звеном, пятый моментный двигатель установлен на пятой оси, статор пятого моментного двигателя закреплен на пятой ступице, жестко связанной с четвертым звеном, ротор пятого моментного двигателя закреплен на пятом валу, жестко связанным с пятым звеном, образующие кисть четвертое и пятое звенья обеспечивают возможность вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом направление вращения кисти в горизонтальной плоскости при одновременном перемещении линейного звена может меняться в любом направлении, все кабельные линии выполнены внутренним размещением, на первой оси каждой руки установлено по одному вращающемуся контактному устройству, при этом статор вращающегося контактного устройства закреплен на первой ступице, ротор вращающегося контактного устройства закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, вращающееся контактное устройство исключает скручивание кабелей питания и управления при прохождении через первую ось, система намотки кабеля катушкой
расположена на единой оси привода реечной передачи и жестко связана с валом, при этом диаметр петли намотки равен делительному диаметру внешнего зубчатого венца.
За счет того, что у манипулятора с двумя руками основание расположено внизу устройства, на котором установлена колонна-опора, внешний габаритный диаметр которой не превышает ширину первого звена руки, две многозвенные идентичные руки выполнены с пятью звеньями и пятью осями, приводы реализованы моментными двигателями, без понижающих редукторов, напрямую, при этом первый моментный двигатель установлен на первой оси, статор первого моментного двигателя закреплен на первой ступице, жестко связанной с колонной-опорой, ротор первого моментного двигателя закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, второй моментный двигатель установлен на второй оси, статор второго моментного двигателя закреплен на второй ступице, жестко связанной с первым звеном, ротор второго моментного двигателя закреплен на втором валу, жестко связанным со вторым звеном, третье звено с линейным перемещением по вертикальной оси приводится в движение третьим моментным двигателем через реечную передачу, при этом статор третьего моментного двигателя закреплен на третьей ступице, жестко связанной со вторым звеном, ротор третьего моментного двигателя закреплен на третьем валу, жестко связанным с внешним зубчатым венцом реечной передачи, несущий элемент третьего звена выполнен тонкостенным профилем из алюминиевого сплава, в опорах третьего звена установлены легкие подшипники скольжения из полимерно- композиционных материалов, четвертый моментный двигатель установлен на четвертой оси, статор четвертого моментного двигателя
закреплен на четвертой ступице, жестко связанной с третьим звеном, ротор четвертого моментного двигателя закреплен на четвертом валу жестко связанным с четвертым звеном, пятый моментный двигатель установлен на пятой оси, статор пятого моментного двигателя закреплен на пятой ступице, жестко связанной с четвертым звеном, ротор пятого моментного двигателя закреплен на пятом валу, жестко связанным с пятым звеном, образующие кисть четвертое и пятое звенья обеспечивают возможность вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом направление вращения кисти в горизонтальной плоскости при одновременном перемещении линейного звена может меняться в любом направлении, все кабельные линии выполнены внутренним размещением, на первой оси каждой руки установлено по одному вращающемуся контактному устройству, при этом статор вращающегося контактного устройства закреплен на первой ступице, ротор вращающегося контактного устройства закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, вращающееся контактное устройство исключает скручивание кабелей питания и управления при прохождении через первую ось, система намотки кабеля катушкой расположена на единой оси привода реечной передачи и жестко связана с валом, при этом диаметр петли намотки равен делительному диаметру внешнего зубчатого венца, расширяются эксплуатационные возможности, обусловленные: обеспечением возможности неограниченного вращения двух рук по первой оси, расположенных соосно и работающих в единой рабочей зоне; увеличение радиуса рабочей зоны при относительно малой массе устройства; упрощение схемы привода, отсутствие внешнего размещения кабелей питания и управления, ограничивающих перемещение звеньев; освобождение внутреннего пространства звеньев от присутствия в схеме привода
элементов трансмиссий, таких как понижающие редукторы, ременные и цепные передачи (это пространство может быть использовано для применения в несущей системе внутренних конструктивных элементов замкнутого многоконтурного и многокамерного сечения с уменьшением габаритов поперечного сечения звеньев); обеспечение независимости кинематики привода линейной оси и горизонтальной оси поворота кисти.
Манипулятор с двумя руками обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Краткое описание фигур чертежей
Сущность предлагаемого манипулятора с двумя руками поясняется чертежами, где представлены: на фиг.1 - общий вид манипулятора с двумя руками; на фиг. 2 - то же, вид сверху манипулятора с двумя руками; на фиг. 3 - то же сечение А- А манипулятора с двумя руками; на фиг. 4 - то же, манипулятора с двумя руками вид Б (узел первой оси); на фиг. 5 - то же, манипулятора с двумя руками вид В (узел второй оси); на фиг. 6 - то же, манипулятора с двумя руками вид Г (узел третьей оси);
на фиг. 7 - то же, манипулятора с двумя руками сечение Д-Д (узел привода реечной передачи и системы намотки кабеля); на фиг. 8 - то же, манипулятора с двумя руками вид Е (узел четвертой и пятой осей (кисть).
Манипулятор с двумя руками, содержащий основание 1, блок управления 2, две идентичные многозвенные руки 3, установленные соосно на единой первой оси 4, работающие в единой рабочей зоне 5, содержащие третье звено 6 с линейным перемещением по вертикальной оси 7, двигатели 8, 9, 10, 11, 12, кабели питания и управления 13, основание 1 расположено внизу устройства, на котором установлена колонна-опора 14, внешний габаритный диаметр которой не превышает ширину первого звена 16 руки 3, две многозвенные руки 3 выполнены с пятью звеньями 16, 17, 6, 18, 19 и пятью осями 4, 20, 7, 21, 22, руки по своему устройству идентичны, приводы реализованы моментными двигателями, без понижающих редукторов, напрямую, при этом первый моментный двигатель 8 установлен на первой оси 4, статор 23 первого моментного двигателя 8 закреплен на первой ступице 24, жестко связанной с колонной-опорой 14, ротор 25 первого моментного двигателя 8 закреплен на первом валу 26, жестко связанным с первым звеном 16, второй моментный двигатель 9 установлен на второй оси 20, статор 27 второго моментного двигателя 9 закреплен на второй ступице 28, жестко связанной с первым звеном 16, ротор 29 второго моментного двигателя 9 закреплен на втором валу 30, жестко связанным со вторым звеном 17, третье звено 6 с линейным перемещением по вертикальной оси 7 приводится в движение третьим моментным двигателем 10 через реечную передачу 31, при этом статор третьего моментного двигателя 32 закреплен на третьей ступице 33, жестко связанной со вторым звеном
17, ротор 34 третьего моментного двигателя 10 закреплен на третьем валу 35, жестко связанным с внешним зубчатым венцом 36 реечной передачи 31, несущий элемент 37 третьего звена 6 выполнен тонкостенным профилем из алюминиевого сплава, в опорах третьего звена 6 установлены легкие подшипники скольжения 38 из полимерно- композиционных материалов, четвертый моментный двигатель 11 установлен на четвертой оси 21, статор 39 четвертого моментного двигателя 11 закреплен на четвертой ступице 40, жестко связанной с третьим звеном 6, ротор четвертого моментного двигателя 41 закреплен на четвертом валу 42, жестко связанным с четвертым звеном 18, пятый моментный двигатель 12 установлен на пятой оси 22, статор 43 пятого моментного двигателя 12 закреплен на пятой ступице 44, жестко связанной с четвертым звеном 18, ротор 45 пятого моментного двигателя 12 закреплен на пятом валу 46, жестко связанным с пятым звеном 19, образующие кисть 47 четвертое 18 и пятое 19 звенья обеспечивают возможность вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом вращение кисти 47 в горизонтальной плоскости при одновременном перемещении линейного звена 6 может меняться в любом направлении, все кабели питания и управления 13 выполнены внутренним размещением, на первой оси 4 каждой руки 3 установлено по одному вращающемуся контактному устройству 48, при этом, статор 49 вращающегося контактного устройства 48 закреплен на первой ступице 24, ротор 50 вращающегося контактного устройства 48 закреплен на первом валу 26, жестко связанным с первым звеном 16, вращающееся контактное устройство 48 исключает скручивание кабелей питания и управления 13 при прохождении через первую ось 4, система намотки кабеля катушкой 51 расположена на оси привода 52 реечной
передачи 31 и жестко связанна с валом 35, при этом диаметр петли намотки равен делительному диаметру внешнего зубчатого венца 36.
Работа манипулятора с двумя руками осуществляется следующим образом.
Блок управления 2 по кабелям питания и управления 13 управляет согласованным перемещением звеньев 16, 17, 6, 18, 19 по осям 4, 20, 7, 21, 22 двух многозвенных рук 3, последовательно или совместно, в единой рабочей зоне 5.
Первый моментный двигатель 8, приводит в движение первое звено 16, вращением по первой оси 4.
При этом, вращающееся контактное устройство 48 исключает скручивание кабелей питания и управления 13 при прохождении через первую ось 4 и обеспечивает неограниченный диапазон вращения по первой оси.
Второй моментный двигатель 9 приводит в движение второе звено 17 вращением по второй оси 20.
Третье звено 6 с линейным перемещением по вертикальной оси 7 приводится в движение третьим моментным двигателем 10 через реечную передачу 31.
При этом, система намотки кабеля катушкой 51 обеспечивает единый размер по длине кабеля питания и управления 13 во всем диапазоне перемещения третьего звена 6 по вертикальной оси 7.
Четвертый моментный двигатель 11 приводит в движение четвертое звено 18 вращением по четвертой оси 21.
Пятый моментный двигатель 12, приводит в движение пятое звено 19 вращением по пятой оси 22.
Промышленная применимость
В заявляемой полезной модели расширяются эксплуатационные возможности, обусловленные: обеспечением возможности неограниченного вращения двух рук по первой оси, расположенных соосно и работающих в единой рабочей зоне; увеличение радиуса рабочей зоны при относительно малой массе устройства; упрощение схемы привода, отсутствие внешнего размещения кабелей питания и управления, ограничивающих перемещение звеньев; освобождение внутреннего пространства звеньев от присутствия в схеме привода элементов трансмиссий, таких как понижающие редукторы, ременные и цепные передачи (это пространство может быть использовано для применения в несущей системе внутренних конструктивных элементов замкнутого многоконтурного и многокамерного сечения с уменьшением габаритов поперечного сечения звеньев); обеспечение независимости кинематики привода линейной оси и горизонтальной оси поворота кисти, за счет того, что у манипулятора с двумя руками основание расположено внизу устройства, на котором установлена колонна-опора, внешний габаритный диаметр которой не превышает ширину первого звена руки, две многозвенные идентичные руки выполнены с пятью звеньями и пятью осями, приводы реализованы моментными двигателями, без понижающих редукторов, напрямую, при этом первый моментный двигатель установлен на первой оси, статор первого моментного двигателя закреплен на первой ступице, жестко связанной с колонной-опорой, ротор первого моментного двигателя закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, второй моментный
двигатель установлен на второй оси, статор второго моментного двигателя закреплен на второй ступице, жестко связанной с первым звеном, ротор второго моментного двигателя закреплен на втором валу, жестко связанным со вторым звеном, третье звено с линейным перемещением по вертикальной оси приводится в движение третьим моментным двигателем через реечную передачу, при этом статор третьего моментного двигателя закреплен на третьей ступице, жестко связанной со вторым звеном, ротор третьего моментного двигателя закреплен на третьем валу, жестко связанным с внешним зубчатым венцом реечной передачи, несущий элемент третьего звена выполнен тонкостенным профилем из алюминиевого сплава, в опорах третьего звена установлены легкие подшипники скольжения из полимерно- композиционных материалов, четвертый моментный двигатель установлен на четвертой оси, статор четвертого моментного двигателя закреплен на четвертой ступице, жестко связанной с третьим звеном, ротор четвертого моментного двигателя закреплен на четвертом валу жестко связанным с четвертым звеном, пятый моментный двигатель установлен на пятой оси, статор пятого моментного двигателя закреплен на пятой ступице, жестко связанной с четвертым звеном, ротор пятого моментного двигателя закреплен на пятом валу, жестко связанным с пятым звеном, образующие кисть четвертое и пятое звенья обеспечивают возможность вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом направление вращения кисти в горизонтальной плоскости при одновременном перемещении линейного звена может меняться в любом направлении, все кабельные линии выполнены внутренним размещением, на первой оси каждой руки установлено по одному вращающемуся контактному устройству, при этом статор вращающегося контактного устройства закреплен на первой ступице,
ротор вращающегося контактного устройства закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, вращающееся контактное устройство исключает скручивание кабелей питания и управления при прохождении через первую ось, система намотки кабеля катушкой расположена на единой оси привода реечной передачи и жестко связана с валом, при этом диаметр петли намотки равен делительному диаметру внешнего зубчатого венца.
Claims
1. Манипулятор с двумя руками, содержащий основание, блок управления, две многозвенные руки, установленные соосно на единой первой оси, работающие в единой рабочей зоне, содержащие третье звено с линейным перемещением по вертикальной оси, двигатели, кабели питания и управления, отличающийся тем, что основание расположено внизу устройства, на котором установлена колонна-опора, внешний габаритный диаметр которой не превышает ширину первого звена руки, две многозвенные идентичные руки выполнены с пятью звеньями и пятью осями, приводы реализованы моментными двигателями, без понижающих редукторов, напрямую, при этом первый моментный двигатель установлен на первой оси, статор первого моментного двигателя закреплен на первой ступице, жестко связанной с колонной-опорой, ротор первого моментного двигателя закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, второй моментный двигатель установлен на второй оси, статор второго моментного двигателя закреплен на второй ступице, жестко связанной с первым звеном, ротор второго моментного двигателя закреплен на втором валу, жестко связанным со вторым звеном, третье звено с линейным перемещением по вертикальной оси приводится в движение третьим моментным двигателем через реечную передачу, при этом статор третьего моментного двигателя закреплен на третьей ступице, жестко связанной со вторым звеном, ротор третьего моментного двигателя закреплен на третьем валу, жестко связанным с внешним зубчатым венцом реечной передачи, несущий элемент третьего звена выполнен тонкостенным профилем из алюминиевого сплава, в опорах третьего звена установлены легкие подшипники скольжения из полимерно-
композиционных материалов, четвертый моментный двигатель установлен на четвертой оси, статор четвертого моментного двигателя закреплен на четвертой ступице, жестко связанной с третьим звеном, ротор четвертого моментного двигателя закреплен на четвертом валу жестко связанным с четвертым звеном, пятый моментный двигатель установлен на пятой оси, статор пятого моментного двигателя закреплен на пятой ступице, жестко связанной с четвертым звеном, ротор пятого моментного двигателя закреплен на пятом валу, жестко связанным с пятым звеном, образующие кисть четвертое и пятое звенья обеспечивают возможность вращения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом направление вращения кисти в горизонтальной плоскости при одновременном перемещении линейного звена может меняться в любом направлении, все кабельные линии выполнены внутренним размещением, на первой оси каждой руки установлено по одному вращающемуся контактному устройству, при этом статор вращающегося контактного устройства закреплен на первой ступице, ротор вращающегося контактного устройства закреплен на первом валу, жестко связанным с первым звеном, вращающееся контактное устройство исключает скручивание кабелей питания и управления при прохождении через первую ось, система намотки кабеля катушкой расположена на единой оси привода реечной передачи и жестко связана с валом, при этом диаметр петли намотки равен делительному диаметру внешнего зубчатого венца.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021105191 | 2021-03-01 | ||
| RU2021105191 | 2021-03-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022186722A1 true WO2022186722A1 (ru) | 2022-09-09 |
Family
ID=83154363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2021/000554 WO2022186722A1 (ru) | 2021-03-01 | 2021-12-08 | Манипулятор с двумя руками |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2022186722A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2412800C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2011-02-27 | ДЗЕ ЮРОПИАН АТОМИК ЭНЕРДЖИ КОММЬЮНИТИ (ЕВРАТОМ) Под представительством Дзе Юропиан Коммишион | Роботизированная хирургическая система для выполнения минимальных инвазивных вмешательств |
| RU2412799C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2011-02-27 | ДЗЕ ЮРОПИАН АТОМИК ЭНЕРДЖИ КОММЬЮНИТИ (ЕВРАТОМ) Под представительством Дзе Юропиан Коммишион | Медицинская роботизированная система |
| CN208084334U (zh) * | 2017-11-07 | 2018-11-13 | 广东省智能制造研究所 | 一种scara机器人 |
| CN108994821A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-14 | 珠海智新自动化科技有限公司 | 一种双臂的scara机器人 |
-
2021
- 2021-12-08 WO PCT/RU2021/000554 patent/WO2022186722A1/ru unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2412800C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2011-02-27 | ДЗЕ ЮРОПИАН АТОМИК ЭНЕРДЖИ КОММЬЮНИТИ (ЕВРАТОМ) Под представительством Дзе Юропиан Коммишион | Роботизированная хирургическая система для выполнения минимальных инвазивных вмешательств |
| RU2412799C2 (ru) * | 2006-02-03 | 2011-02-27 | ДЗЕ ЮРОПИАН АТОМИК ЭНЕРДЖИ КОММЬЮНИТИ (ЕВРАТОМ) Под представительством Дзе Юропиан Коммишион | Медицинская роботизированная система |
| CN208084334U (zh) * | 2017-11-07 | 2018-11-13 | 广东省智能制造研究所 | 一种scara机器人 |
| CN108994821A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-14 | 珠海智新自动化科技有限公司 | 一种双臂的scara机器人 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101270031B1 (ko) | 중력 보상 기구 및 이를 이용하는 로봇암 | |
| CN101648380B (zh) | 一种大负载宽范围的夹持器 | |
| US5534761A (en) | Mechanism for movements of prefixed path, referable as of elliptical shape | |
| EP0078522B1 (en) | Industrial robot | |
| US11279047B2 (en) | Robot arm with a robot-hand drive device | |
| CN107257894B (zh) | 高速杆型线性致动器 | |
| CN107405771B (zh) | 传动器、电驱动装置和工业机器人 | |
| CN110154045B (zh) | 一种柔索驱动串联四自由度喷涂机械臂 | |
| KR102174924B1 (ko) | 회전운동 전달 메카니즘이 구비된 병렬로봇 | |
| JP6199284B2 (ja) | ロボットの駆動方法、ロボット、並進運動ロボット、ロボットシステム、及びロボットシステムの駆動方法 | |
| CA2935520A1 (en) | Robot for industrial use | |
| CN1970246A (zh) | 一种平面多关节机器人 | |
| CN110561489B (zh) | 一种三自由度并联驱动关节 | |
| CN210034325U (zh) | 一种高精度行星少齿差双差速减速机构 | |
| CN208629464U (zh) | 一种齿轮齿条驱动式抓取机械手 | |
| WO2022186722A1 (ru) | Манипулятор с двумя руками | |
| RU206072U1 (ru) | Манипулятор с двумя руками | |
| KR102108674B1 (ko) | 회전운동 전달 메카니즘이 구비된 병렬로봇 | |
| CN111376303A (zh) | 一种三自由度绳轮驱动关节及机械臂 | |
| JPH11254357A (ja) | 水平アームを有するロボット | |
| EP3541583B1 (en) | Static torque adjusting arrangement, industrial robot comprising the arrangement and method for adjusting a static torque | |
| JPH0443753B2 (ru) | ||
| CN204712047U (zh) | 低成本、模块化scara机器人 | |
| CN210282289U (zh) | 一种四轴机械手及包括该机械手的自动化系统 | |
| CN117381848B (zh) | 一种差动式低惯量机械臂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21929337 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 14/02/2024) |