Манипулятор с осязательным очувствлением

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 234763 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 14.Х 1,1967 (, 1196691/31-16)с присоединением заявкиуГ 1 К б 05 д итет деламоткрытий Комитет и изобретений при СоветеССС УДК 621,376.52:62.50 (088.8) Опубликовано 10.1.1969. БОллстспьДата опубликоваш 1 описания 23 Х.1969 истре Авторыпзобретени И, Б. Виноградов, А. Е. Кобринский и Ю. А. Степаненко осударственный научно-исследовательский институт машиноведенияаявител АТЕЛЬНЫМ ОЧУВСТВЛЕНИЕМ МАНИПУЛЯТОР С Манипуляторы с осязательным очувствлением, содержащие задающую и исполнительную руки и сервоприводы, отслеживающие пространственное положение кисти оператора, и очувствленные по нагрузке, воспринимаемой механизмом схвата, известны.Однако оператор испытывает значительные паразитные нагрузки. Это связано с инерционностью звеньев задающего механизма, перемещаемого оператором, и соответствующих двигателей, роторы которых ему приходится вращать через повышающие редукторы, Кроме того, оператор должен преодолевать трение в элементах передачи.Паразитные нагрузки существенно искакаот информацию о величине рабочего усилия, действующего на механизм схвата, ухудшают динамические качества манипулятора и приводят к повышенной утомляемости оператора.Предлагаемый манипулятор отличается от известных тем, что его сервоприводы выполнены необратимыми, губки схвата исполнительной руки оснащены системой датчиков давления. Задающая рука имеет разъемный кожух, фиксируемый на тыльной стороне кисти оператора, а также рукоятку, удерживаемую в ладони оператора и соединеннуо с кокухом посредством системы толкателей, управляемых с помощью датчиков исполнительной руки и обеспечивающих в выбранном масштабе перемещение рукоятки относительно кожуха по направлению и с усилиями, пропорциональными нагрузке на механизм схвата.Такое выполнение манипулятора улучшает егоэксплуатационные качества и снижает утомляемость оператора.В кожухе задающей руки выбраны полости,позволяющие осуществлять движение двухпальцев оператора относительно друг другаи кожуха. а также установлен датчпк положения пальцев. Это обеспечивает управлениеположением губок схвата исполнительнойру.и.11 а чертеже изображена принципиальная15 схема манипулятора,Манипулятор содержит задающую 1 и исполнительную 2 руки. Задающая рука имеетразъемныи кожух внутренняя поверхностькоторого плотно, но без давления обхватывает20 тыльную часть кисти оператора. Рука 4 опе 1 атора внутри кожуха держит рукоятку 5.Кожух закреплен на легкой задающей руке1, аналогичной по кинематической схеме исполнительной руке 2. В шарнирах задающей25 руки находятся датчики, например потенциометрические, сигнал с которых поступает нанеобратимые следящие системы 6, Следящиссистемы перемещают исполнительную руку,Отсле 1,ивая положенис задающей 1 уки. Таким30 образом, перемещая кожух, в пространстве, 234763оператор управляет движением исполнительной руки, Так как следящие системы необратимые, а задающая рука и кожух могут быть выполнены весьма легкими, то оператор испытывает незначительные мышечные нагрузки. Рукоята 5 слкит не для упрявления, я тОлько для информирования оператора о нагрузках. Оня мост персмещятьс 5 В 10 кухе В любы направлениях на величину, достаточную для того, чтобы оператор мог ощущать давление на ладонь. Этн перемещения производятся шестью толкателями 7, Толкатели имеют пневмо-, гидро- нлп электропривод и закреплены на кожухе 3 таким образом, чтобы рукоятка имела в пространстве шесть движений степеней свободы (три перемещения вдоль трех перпендикулярных координатных осей и три вращения вокруг этих же осей) .В тслс кожу;а имеются полости, в которых могут двигаться два пальца руки оператора (например, большой и указательный) и два рычажка 8 и 9 с закрепленными на их концах кольцами 10 и 11, в которые могут продеваться большой и указательный пальцы руки оператора. У колец на стороне подушечек пальцев руки имеются толкатели 12 и 13, воздейстВующие иа КОку пс 1 льцев, Рычажки св 5 заны с датчиком положения рабочих губок механизма схвата 14.Исполнительная рука 2 имеет корпус 15 с механизмом схвата 16, задачей которого является удержание объектов работы. Механизм схвата 16 содержит элемент 17, форма которого аналогична форме рукоятки 5. На элементе закреплены датчики 18 давления в местах, соответствующих установке толкателей 7 по рукоятке. Сигнал от каждого датчика через усилительное устройство 19 управляет соответствующими толкателями 7. Кроме того, на рабочих губках механизма схвата 16 имеются датчики 20 давления, управляющие толкателями 12 и 13,Работа с манипулятором производится следующим образом.Оператор берет ладонью рукоятку 5, причем большой и указательный пальцы вставляет в кольца 10 и 11. После этого руку об:ватывают кожухом.Двигая в пространстве руку, оператор перемещает кожух 3, который через систему следящих приводов заставляет двигаться исполнительную руку 2. При взаимодействии захвата с обьектом сигналы датчиков давления на его элементе 17 приводят в действие толка- тели 7, последние переместят соответствующим образом рукоятку относительно кожуха, в котором закреплена кисть оператора. При этом оператор будет ощущать давление рукоятки так, как если бы он держал ладонью элемент 17. Это давление будет пропорционально (в выбранном масштабе) нагрузке, воздействующей на механизм схвата 16.Благодаря тактильной чувствительности 5 огератор по характеру давления рукоятки наладонь будет иметь представление о направлении и величине сил, действующих на механизм схвата 16.Поскольку, помимо тактильной связи с 10 объектом раооты, оператор имеет еще и зрительную связь, то он будет иметь полное представление об обстановке в обслукиваемом рабочем пространстве.Представление о величине схвата оператор 15 получает от толкателей 12 и 13, вмонтирован.цых в кольца 10 и 11, Эти толкатели воздействуют на подушечки пальцев с силой, пропорциональной показателям датчика 20, Эти показания передаются по каналу 21 связи.20 Кроме чисто тактильной информации обобъекте работы, возможно и комбинирование предложенной системы с обычными обратимыми следящими системами. Например, возможно устройство, аналогичное описанному выше, 25 цо отлцча ощееся от него наличием обратимойследящей системы только в канале, управляющем сжатием губок схвата. В этом случае капал 21 осязательной связи, датчики 20 и толкатели 12, 13 не нужны.30Предмет изобретения1. Манипулятор с осязательным очувствлением, содержащий задающую, исполнительную руки и ссрвопрпводы, отслеживающие про странственное положение кисти оператора, иочувствленный по нагрузке, воспринимаемой механизмом схвата, от,гичаощийся тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных качеств и снижения утомляемости оператора, 40 сервоприводы выполнены необратимыми, губки схвата исполнительной руки оснащены системой датчиков давления, задающая рука снабжена разъемным кожухом, фиксируемым на тыльной стороне кисти оператора, а также 45 рукояткой, удерживаемой в ладони оператораи соединенной с кожухом посредством систе.мы толкателей, управляемых с помощью датчиков исполнительной руки и обеспечивающих в выбранном масштабе перемещение рукоятки 50 относительно кожуха по направлению и с усилиями, пропорциональными нагрузке на меха.нпзм схвата.2. Манипулятор по п, 1, отгичаюи 1 ийся тем,что, с целью управления положением губок схвата исполнительной руки, в кожухе задающей руки выбраны полости, позволяющие осуществлять движение двух пальцев оператора относительно друг друга и кожуха, а также установлен датчик положения пальцев,Составитель Е. Ланцбург Редактор Н. Кузнецова Техред Л. Я. Левина Корректор Колабнн Заказ 66611 Тираж 465 Подписное1 ЛНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр. Серова, д. 4Типография, пр, Сапунова; 2