Манипулятор а. и. полетучего

,)3(ЦРТ(м 14 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТ ТОРСНОМУ(71) Харьковский ордонный институт им. Н.(56) Авторское свидекл. В 25 Я 11/00, 10.10 28ена Ленина авиациЕ. Жуковского тельство1199610 .83. Ж Ь СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПОЛЕТУЧЕГО щий основание игателем, кианической рудиненных межй из которых оническую пеочным и ведоагнитные муфолесо коничесвалу, коаксиа ее ведущее ны соответстзвеньях мехаое колесо волно с осью шарнового редук(54) МАНИПУЛЯТОР А, И. (57) Манипулятор, содержа с установленным на нем дв нематически связанным с мех кой, состоящей из звеньев, сое ду собой шарнирами, кажды включает волновой редуктор, к редачу с ведущим, промежут мыми колесами и две электром ты, причем промежуточное к кой передачи установлено на альном оси этого шарнира, и ведомое колеса смонтирова венно на ведущем и ведомом нической руки, при этом гибк нового редуктора жестко связа нира, а жесткое колесо вол тора - с ведомым звеном механической руки, кроме того, первое звено механической руки связано с основанием, а последнее - с захватным устройством, при этом конические передачи всех шарниров связаны между собой и с двигателем торсионными валами, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик манипулятора путем обеспечения независимого реверса ведомых звеньев, каждый из шарниров снабжен планетарной передачей, ведущее и ведомое колеса которой жестко связаны соответственно с промежуточным колесом коничееской передачи и с генератором волн волнового редуктора, а водило планетарной передачи установлено с возможностью вращения относительно оси шарнира, при этом статор одной электромагнитной муфты смонтирован на ведущем звене механической руки, а ее якорь связан с водилом планетарной передачи, установленным с возможностью взаимодействия с ведомым колесом планетарной передачи, причем статор и якорь другой электромагнитной муфты жестко закреплены соответственно на оси шарнира и на генераторе волн, подпружиненном относительно оси шарнира.1Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в робототехнике.Целью изобретения является улучшение динамических характеристик манипулятора путем обеспечения независимого реверса ведомых звеньев манипулятора.На фиг. 1 изображена кинематическая схема манипулятора; на фиг. 2 - шарнир манипулятора, продольный разрез.Манипулятор содержит основание 1, подвижные звенья 2, 3 и 4 и схват 5. На основании 1 закреплен двигатель 6 с тормозом на постоянных магнитах, связанный посредством торсионного вала 7 с ведущим зубчатым колесом 8 конической передачи первого шарнира, соединяющего основание 1 со звеном 2, Ведущее зубчатое колесо 8 смонтировано на подшипниковых опорах 9 основания 1 и зацепляется с промежуточным коническим зубчатым колесом 10, установленным на подшипниковых опорах 11 вала 12 первого шарнира и зацепляющегося с ведомым коническим зубчатым колесом 13, смонтированным на подшипниках 14 на ведомом звене 2 и связанным торсионным валом 15 с ведущим зубчатым колесом 16 конической передачи следующего шарнира. На валу 12 первого шарнира, жестко связанном шлицами 17 с основанием 1, смонтированна подшипниковых опорах 18, насаженных на вал 12 по скользящей посадке, генератор 19 волн волнового редуктора, на котором без возможности осевого перемещения закреплен якорь 20 электромагнитной муфты, статор 21, который соединен с валом 12. Генератор 19 волн через подшипники 8, ограниченные в осевом перемещении стопорным кольцом 22, нагружен пружиной 23 и располагается внутри гибкого колеса 24 волнового редуктора, жестко связанного с валом 12 и зацепляющегося с жестким колесом 25, смонтированным на ведомом звене 2, опирающимся через подшипниковые опоры 26 и 27, промежуточное зубчатое колесо 10 конической передачи и подшипники 11 на вал 12,Кроме того, вал 12 первого шарнира имеет вторую опору на основание 1 через подшипники 11, промежуточное зубчатое колесо 10 конической передачи и подшипник 28.С промежуточным коническим колесом 10 жестко связано ведущее зубчатое колесо 29 с внешними зубьями планетарной передачи, зацепляющееся с сателлитами 30, установленными на подшипниках 31 и осях 32 водила 33 и зацепляющимися с ведомым колесом 34 с внутренними зубьями планетарной передачи, жестко соединенной с генератором 19 волн. Водило 33 планетарной передачи смонтировано на подшипниковых опорах 35 и 36 с возможностью вращенияотносительно вала 12 и промежуточного зубчатого колеса, 10 конической передачи.На шлицах 37 водила 33 установлен нагруженный пружиной 38 якорь 39 электро 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2магнитной муфты, соединенный кулачками 40, представляющими собой мелкомодульные закругленные зубья с ведомым колесом 34. Статор 41 электромагнитной муфты закреплен на ведущем звене - основании 1.Оси шарниров, т. е. оси валов 12, могут быть параллельны или пересекаться, что обеспечивает движение звеньев или в одной плоскости, или в пересекающихся плоскостях и тем самым расширяет зону досягаемости манипулятора.Манипулятор работает следующим образом.В нерабочем состоянии манипулятора его подвижные звенья 2, 3 и 4 удерживаются от проворота посредством имеющегося в двигателе 6 тормоза на постоянных магнитах.При включении двигателя 6 одновременно отключается его тормоз, при этом получают вращение торсионный вал 7, связанное с ним ведущее колесо 8, промежуточное колесо 10 и ведомое колесо 13 конической передачи первого шарнира, торсионный вал 15, ведущее колесо 16 конической передачи следующего шарнира и т. д., т. е. получают вращение все элементы независимой кинематической цепи, состоящей из конических передач и торсионных валов. Вместе с промежуточным колесом 10 конической передачи вращается жестко связанное с ним ведущее колесо 29 с внешними зубьями планетарной передачи.Если на статоры 21 и 41 электромагнитных муфт напряжение не подается, то водило 33 планетарной передачи и ее ведомое колесо 34 с внутренними зубьями соединены торцовыми кулачками 40 и планетарная передача, включающая ведущее колесо 29, сателлиты 30, водило 33 и ведомое колесо 34, и связанный с ней генератор 19 волн волнового редуктора вращаются как одно звено, т. е, как одно целое. При этом направление вращения генератора 19 волн совпадает с направлением вращения промежуточного колеса 10 конической передачи.Вращаясь, генератор 19 волн деформирует неподвижное гибкое колесо 24, которое, зацепляясь с жестким колесом 25, сообщает ему вращательное движение. Вместе с жестким колесом 25 вращается связанное с ним звено 2, установленное на подшипниковых опорах 26 и 27. Вместе с ведомым звеном 2 поворачивается вокруг оси шарнираведомое колесо 13 конической передачи, обкатываясь по промежуточному колесу 10.Для реверсирования звена 2 подается напряжение на статор 41 электромагнитной муфты, который, притягивая якорь 39, выводит из соединения кулачки 40 и тем самым разъединяет водило 33 и ведомое колесо 34 с внутренними зубьями планетарной передачи. При этом водило 33 оказывается соединенным через шлицы 37 и якорь 39 с ведушим звеном (основанием 1), т. е. становится неподвижным. В этом случае движение(Оиг. Составитель А. Шеш Техред И. ВересТираж 103ИИПИ Государственного копо делам изобретений и5, Москва, Ж - 35, РаушскППП Патент, г. Ужгород иряе Редактор М. КелеЗаказ 4063/18ВН Бутяга КорректорПодписномитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5ул. Проектная,1130 лиал передается от ведущего колеса 29 сателлитам 30, которые, вращаясь на своих подшипниках 31 вокруг осей 32, передают вращение ведомому колесу 34 и связанному с ним генератору 19 волн, При этом генератор 19 волн и промежуточное колесо 10 конической передачи имеют противоположное вращение. Соответственно, имеет противоположное вращение и ведомое звено 2.Если по условиям работы манипулятора ведомое звено 2 одного из шарниров не должно вращаться относительно оси шарнира, то отключается статор 41 одной электромагнитной муфты и включается статор 21 другой электромагнитной муфты. При этом якорь 39 под действием пружины 38 отойдет в исходное положение, а якорь 20 вместе с генератором 19 волн сместится в осевом направлении, притянется к статору 21 и станет неподвижным. Генератор 19 волн, перемещаясь в осевом направлении к статору 21, скользит своими подшипниковыми опорами по валу 12, а наружной поверхностью - по внутренней поверхности гибкого колеса 24. Перемещаясь в осевом направлении, генератор 19 волн увлекает связанное с ним ведомое колесо 34 планетарной передачи и выводит из соединения кулачки 40, разрывая тем самым его связь с водилом 33, При неподвижном генераторе 19 волн и ведомом колесе 34 вращение от ведущего колеса 29 передается сателлитам 30, которые, обкатываясь по неподвижному ведомому колесу 34, вызывают свободное вращение водила ЗЗ на опорах 35 и 36 относительно вала 12, т. е. в этомслучае планетарная передача работает посхеме планетарной передачи со свободнымводилом. При этом движение от него нику 5да не передается, а ведомое звено 2 остается неподвижным при его надежной фиксации относительно ведущего звена основания 1,При снятии напряжения со статора 21генератор 19 волн под действием пружины10 23 возвра щается в исходное положение.Если в это же время напряжение не подается и на статор 41, то якорь 39 под действием пружины 38 также возвращаетсяв исходное положение, при этом кулачки 40входят в соединение, а водило 33 связывается с ведомым колесом 34 и генератором 19 волн.Управление шарнирами является независимым и каждый из них посредством управляющих электромагнитных муфт можетпередавать прямое вращение, обратноевращение или фиксировать звенья одно относительно другого. При этом независимаякинематическая цепь, состоящая из торсионных валов и конических передач, постоянноработает и передает вращение до тех пор,25 пока работает приводной двигатель 6. Приотключении двигателя 6 срабатывает его тормоз на постоянных магнитах, независимаякинематическая цепь затормаживается и всезвенья фиксируются. Для более надежнойфиксации звеньев, особенно находящихся30 под нагрузкой, можно подавать нагружениена статор 21 электромагнитной муфты.