Манипулятор

(5 Ц 4 В 25 Л 9/О БРЕТЕНИЯ ЬСТВУ Пономар оероизукторстнымрнетики ствоОю 19 т л и- крайней(54) (57) 1. МАНИПУЛЯТОР, содержащийоснование, на котором установленыпоследовательно расположенные шарнирно связанные между собой звенья,снабженные приводами поворота и устройствами для фиксации звеньев, атакже схват, закрепленный на крайнемзвене, отличающийся тем,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ ТОРСНОМУ СВИД(71) Специальное констрбюро "Кибернетика" с опьводством Института кибеАН Азербайджанской ССР;ЯО 3 1307 А что, с целью упрощения его конструкции, привод поворота звеньев выполне в виде установленных на звеньях по крайней мере одного вибратора, направленного перпендикулярно оси звена и датчика направления усилия вибратора, выход которого подключен к устройству для фиксации звена.2. Манипулятор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я . тем, что вибраторы установлены на одном звене и направлены перпендикулярно один другому.3. Манипулятор по п. 1, о ч а ю щ и й с я тем, что по мере один вибратор установлен на крайнем звене манипулятора. 4. Манипулятор по и. 1, о т ла ю щ и й с я тем, что датчикиаправления усилия вибратора устаены на каждом звене манипулятораИзобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторамдля механизации основных и вспомогательных операций в промьппленности,1 ель изобретения - упрощение конструкции манипулятора эа счет выполнения привода поворота звеньев сиспользованием вибраторов.На фиг. 1 изображен манипулятор сгруппой вибраторов, расположенныхна крайнем звене; на фиг. 2 - траектории перемещения схвата; на фиг. 3векторная диаграмма действующегодинамического усилия Р, интегральногозначения перемещения и фактической 15траектории конца звена за один циклпри вертикальном перемещении наФиг. 4 - векторная диаграмма действующего динамического усилия Р пригоризонтальном перемещении; на фиг.5- 20векторная диаграмма усредненного вовремени динамического усилия Р,вертикальной Р и горизонтальной Р,проекций.Манипулятор содержит звенья 1-3, 25 связанные между собой шарнирами соответственно 4-6, например шаровыми,снабженными устройствами для Фиксации положения звеньев. Приводповорота звеньев выполнен в видеустановленных .на звеньях вибраторов7,. один из которых направлен перпендикулярно оси звена. Вибраторы 7,установленные на одном звене, направлены перпендикулярно один другому. По крайней мере один вибраторустановлен на крайнем звене, Схват 8установлен на крайнем звене.Звенья установлены на основании 9и расположены последовательно. В 40конструкцию привода поворота звеньеввходят датчики 10-12 направленияусилия вибратора, выходы которыхподключены к устройству для Фиксации(не показано). Группа вибраторов 7 45может состоять из двух эксцентриковыхвибраторов со взаимно перпендикулярными осями вращения, или из трехэлектромагнитных вибраторов со взаимно перпендикулярными осями, или 5 Оиз одного эксцентрикового вибратораи одного электромагнитного вибратора,причем ось вращения эксцентриковоговибратора параллельна оси, вдолькоторой создаются электромагнитным 55вибратором усилия. При этом каждыйиз группы вибраторов выполнен с вибрационным усилием, превышающим максимальную грузоподъемность манипулятора (с учетом собственного весазвеньев, вибраторов и захвата),В качестве датчиков направлениядинамического усилия могут быть применены, например, акселерометры.Манипулятор работает следующимобразом.Для перемещения схвата 8 в заданном направлении включают группу вибраторов 7, которые возбуждают вибрацию в трех взаимно перпендикулярныхнаправлениях с амплитудным значениемускорения вибрации, превышающим ускорение свободного падения, Датчики10-12 направления усилия вырабатывают сигналы, соответствующие мгновенному значению направления усилияв звеньях 1-3 соответственно, Этисигналы поступают в управляющееустройство (не показано), напримерэлектронно-вычислительную машину(ЭВМ). ЭВМ определяет по заданнойпрограмме, какие звенья и в какомнаправлении должны быть повернуты,чтобы схват 8 переместился в заданную точку рабочего пространства манипулятора,Например, звено 3 со схватом 8 должно переместиться относительно основания 9 вверх, а затем звено 2 должно повернуться в шарнире 5 вокруг вертикальной оси, т.е, конец звена 2 должен переместиться в горизонтальной плоскости. В момент приб. лижения направления динамического усилия, действующего на звено 3, к вертикали срабатывает датчик 12 и ЭВМ подает сигнал на расфиксацню устройства для фиксации положения в шарнире 6. При этом звено 3 начнет двигаться с угловым ускорением, вращаясь вокруг шарнира 6, а конец звена 3 начнет двигаться вверх под действием неуравновешенного динамического усилия, Участок 13 перемещения конца звена 3 соединяет траекторию 14 перемещения конца звена 3 при зафиксированном устройстве для Фиксации положения шарнира 6 в точке А и траекторию 15 перемещения звена 3 при зафиксированном устройстве для фиксации положения шарнира 6 в точке Б после окончания вертикального перемещения конца звена 3 из точки А в точку Б рабочего пространства манипулятора.1171307 3Устройство для фиксации положения шарнира б остается расфиксированным до тех пор (фиг. 3, заштрихованный сектор) пока вектор 17 перемещения конца звена 3 (отрезок АБ на фиг. 2) 5 за это время не совпадет с направлением заданного перемещения. При этом конец звена 3 перемещается по траектории 18, так как на конец звена 3 одновременно воздействуют две силы: 10 динамическое усилие Р, создаваемое вибратором, и сила тяжести С, равная сумме веса груза и веса части манипулятора, находящейся выше конца звена 3. При этом результирующее усилие 15 Р действующее на конец звена 3, равно геометрической сумме векторов Р и СЗатем устройство для фиксации положения шарнира б фиксируют. В сле дующем периоде, при новом, приближении направления динамического усилия Р к заданному направлению перемещения, указанные вьппе действия повторяются. Таким образом, конец звена 3 осущест вляет перемещение вверх.Аналогично осуществляется перемещение конца звена 2 относительно шарнира 5. Различие заключается в том, что для горизонтального перемещения ЗО конца звена 2 вокруг вертикальной оси, расфиксация устройства фиксации положения шарнира 5 происходит(фиг. 4) при приближении направления динамического усилия, действующего на 5 звено 2, к горизонтальной плоскости, а фиксация происходит в момент, когда направление вектора 20 перемещения конца звена 2 за этот отрезок времени совпадает с направлением заданного 4 О перемещения из точки В в точку Г(сектор 19 на фиг. 4). При этом силатяжести равна сумме веса груза ивеса части манипулятора, находящейсявьппе конца звена 2,Усредненное во времени динамическое усилие по горизонтали Р(приводит к перемещению конца звена 2(траектория 21 на фиг. 4) в горизонтальной плоскости вокруг шарнира 5,а усредненное во времени значениединамического усилия по вертикалиР создает крутящий момент, под действием которого конец звена 3 перемещается в вертикальной плоскостивокруг шарнира 6 (фиг. 5). Результирующее динамическое усилие РЯ Уперемещающее схват 8 манипуляторак заданной цели, равно векторнойсумме Р 1 и Р, Таким образом, можноосуществить йеремещение схвата 8в любую точку рабочего пространстваманипулятора.Вибраторы могут быть установленына разных звеньях. Кроме того, работоспособным является и манипуляторс одним вибратором, установленнымна крайнем звене, однако наличиетолько одного вибратора усложняетсистему управления и замедляет перемещение схвата 8 к заданной цели.Возможен также только один датчикнаправления усилия, установленньпна крайнем звене, однако наличиетолько одного датчика резко усложняет систему управления ввиду изменения во времени и . в пространствев процессе работы манипулятора относительно расположения датчика ивсех звеньев манипулятора (кромекрайнего) и необходимости расчетасоответствующих поправок.1171307 Составитель Ф. МайоровТехред М, Гергель Корректор Л, Бескид актор Н. Туп 050 акаэ 4801/17 Ти одписн 4 я ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушс омитета СССткрытий