234762

234762 Сооз Советских Социалистических Республик(088.8) го итет Комитет по делам зобретений и открыти при Совете Министров СССРОпуоликовано 1019 Б 1 ОЛ тень Ло Дата опубликования описания 23 Л.1969 Авторыизобретения И, Б. Виноградов, А. Е. Кобринский и Ю. А. Степанен аявитель Государственныи научно-исследовательскии институт машиноведения АНСТВЕННЫМ ОЧУВСТВЛЕНИЕМ АНИПУЛЯТОР С П ора улучшает его эксплу снижает утомляемость использованию в качеств надежных следящих сис шается чувствительность ствис того, что искгночае ператора рабочих и пара таш 1 онныс оператора с приводов см. Кроме маннпулясл воздейзитнь 1 х нам а н и и у л 51 т качества и благодаря простых и того, ловы тора вслед стане на о Манипуляторы с пространственным о 1 увствлснием и очувствленныс по нагрузке, содержащие задающуо руку с рукояткой, оснащенной системой датчиков, и испол 1 Тельную руку с системой датчиков давления и снабженную сервоприводами, отелекивающими положение кистей оператора в пространстве, известны.Однако эти манипуляторы имеют значительные паразитные нагрузки, испытываемые оператором и возникающие вследствие инерционности различных звеньев манипулятора (двигателей, роторов) и трения в элементах передачи, которое оператору необходимо преодолевать. Паразитные нагрузки существенно искакают информацшо о величине рабочего усилия, действующего на механизм охвата, ухудшают динамические качества манипулятора и приводят к повышенной утомляемости операторов.Предлагаемый манипулятор отличается от известных тем, что сервоприводы следящих систем манипулятора выполнены необратимып, а датчики рукоятки - в виде вибраторов, воздействующих на ладонную поверхность руки оператора и позволяющих ему получать достаточную информацию о величине и направлении силовых факторов, в том числе моментов, воспринимаемых механизмом схвата исполнительной руки. Такое выполнение грузок.1-1 а фиг. 1 изображена принципиальная схе 10 а анипулятора; на фиг. 2 - рукоятка задающей руки в двух проекциях с сечениемпо А - А.Манипулятор содержит задающую и исполнительную руки 1 и 2, связанные сервог 1 риво 15 дами с необратимыми след 5 гцо 1 и системамитаким образом, что исполнитсльнал рука 2копирует в пространстве все движения задающей р 5 ки 1,Задающая рука 1 имеет рукоятку 4 прлмо 20 угольного сечения с заплечиками 5 и 6 наторцах. На поверхности рукоятки и на внутренних сторонах заплечиков вмонтированывибраторы 7. Вибраторы на рукоятке можнорасположить различным образом. В качестве25 примера показана рукоятка (см. фиг. 2),имеющая четырнадцать вибраторов. Вибраторы располагают на краях рко 5 тки и олижск граням. На задаю 1 цей руке (см. фиг. 11имеетсл также механизм 8 управления схва 30 том. Управление схватом производится припомощи рычажков с кольцами 9 и 10 на концах. Оператор охватывает ладонью рукоятку, а большой и указательный пальцы вставляет в кольца. У этих колец со стороны подушечек пальцев имеются миниатюрные вибраторы 11, воздействующие ца кожу пальцев.Исполнительная рука 2 имеет корпус 12 с встроенным в него механизмом схвата 1 Л, который содержит цилиндрическую деталь 14. Па этой детали установлены шесть датчиков 15 давления, собирающих информацию о величине и пространственном расположении сил, действующих ца механизм. Сигналы от датчиков 15 поступают в кодирующее устройство 16, где сигналы от этих датчиков преобразуются в электрические колебания с переменной частотой или амплитудой и распределяются по вибраторам в зависимости от их расположения на рукоятке 4. На губках механизма схвата И имеются датчики 17 усилия зажима. Сигналы от этих датчиков поступают в устройство 18, преобразующее их в электрические колебания с переменной частотой или амплитудой, которые затем направляются в вцбраторы 11 и 12 на кольца 9 и 10 и здесь преооразуются в механические колебания.Работа ца манипуляторе производится следующим образом.Оператор перемещает в пространстве задающую руку 1 с помощью рукоятки 4 и воздействует на механизм 8 управления схватом, Все эти движения передаются сервоприводами со следящими системами 3 на исполнительную руку 2, и последняя дублирует движение руки 1. Информацию о силах и моментах, воздействующих на схват, оператор получает от вибраторов 7, встроснных в поверхность рукоятки 4, и заплечников 5 и 6. Чтобы понять, как воспринимаются оператором ощущения величины и направления нагрузки в пространстве, можно мысленно представить, что механизм схвата находится на задающей руке 1. В этом случае силы и момент, действующие на механизм схвата через рукоятку 4, передавались бы оператору в виде давлений в разных местах ладони. Сила ощущается как равномерное давление рукоятки в какомто направлении, а момент - как пара сил с плечом, равным максимально охватываемому ладонью расстоянию на рукоятке 4 в плоскости действия момента.По этим ощущениям оператор легко может представить себе величину и направление нагрузки, действующей на механизм схвата. Очевидно, что наибольшее количество информации оператор будет получать с тех участков ладони, которые расположены на краях 510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 плоскостей рукоятки, т. е. на гранях и концах рукоятки 4. Поэтому, если в этих местах расположить вибраторы, частота или амплитуда механических колебаниц которых будет пропорциональна величине давления, оказываемого в данном месте нагрузкой на ладонь, а механизм схвата поставить на свое место, т е. на исполнительную руку, то очевидно оператор после небольшой тренировки (после того, как у него выработается условный рефлекс отождествлять местные вибрации определенной частоты или амплитуды с определенным местным давлением на ладонь) сможет представить себе величину и направление нагрузки, действующей на механизм схвата. Функцию распределения электрических колебаний по различным вибраторам выполняет устройство 16.Количество и расположение вибраторов зависят от формы рукоятки 4. Рукоятку выгодно делать четырехугольного сечения с тем, чтобы четыре грани четко разграничивали вибраторы, информирующие о вертикальном и горизонтальном направлении нагрузки.Кроме чисто вибрационной информации об объекте работы, возможно и комбинирование предложенной системы с обычными обратимыми следящими системами. Например, возможно устройство, аналогичное описанному, цо отличающееся от него наличием обратимой следящей системы только в канале, управляющем сжатием губок захвата. В этом случае канал информационной связи 19, датчики 17 и вибраторы 11 не нужны.Предмет изобретенияМанипулятор с пространственным очувствлением, содержащий задающую руку с оснащенной системой датчиков рукояткой, исполнительную руку с сервоприводами, отслеживающими положение кистей оператора в пространстве, и очувствленцый по нагрузке, отличаюсиийсл тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных качеств и снижения утомляемости оператора путем использования в качестве приводов простых и надежных следяцСих систем и повышения чувствительности манипулятора вследствие исключения воздействия на оператора рабочих и паразитных нагрузок, ссрвоприводы в нем выполнены необратимыми, а датчики рукоятки - в виде вибраторов, воздействующих па ладонную поверхность кисти оператора и позволяющих ему получать достаточную информацию о величине и направлении силовых факторов, в том числе моментов, воспринимаемых механизмом схвата исполнительной руки.23476277фцг. 7Составитель Е, ЛанцбургРедактор Н. Кузнецова Техред Л. Я. Левина Корректор Колаб Заказ 666 О Тираж 465 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4Типография, пр. Сапунова