Сустав манипулятора

(19) (11) 0 54 В 25 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Специальное констрбюроКибернетика" с оводством Института кибеАН АЗССР(56) Авторское свидетел9 844271, кл. В 25 1 17 цом одного иэ звеньев и привод пово"рота этого звена, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точностипозиционирования, привод поворотазвена выполнен в виде двух подпружиненных один к другому в радиальномнаправлении и коаксиально расположенных цилиндрических корпусов, пространство между которыми заполненоэлектрореологической жидкостью, вибродвигателя, закрепленного в внутреннем корпусе, и полос из токопроводящего материала, расположенных навнутренней поверхности внешнего кор-пуса параллельно общей оси цилиндрических корпусов, при этом привод установлен на другом конце этого звена. Сф укторское пытным произ- рнетики ченко(54)(57) СУСТАВ МАНИПУЛЯТОРА, содержащий шарнир для соединения смежныхзвеньев, корпус, имеющий по крайнеймере одну полость, заполненную электрореологической жидкостью, в которой расположен диск, связанный с кон.гдля механизации основных и вспомогательных операций в промыленности.Цель изобретения - упрощение кокструкции и повьппение точности позиционирования путем выполнения приводаповорота одного из звеньев с вибродвигателем,На фиг.1 изображен сустав манипу Олятора; на фиг.2 - вид А на фиг,1;на фиг,3 - векторная диаграмма динамического усилия К, создаваемоговибродвигателем, и значения динамического усилия Г, действующего на 15подвижное звено; на фиг.4 - кинематическая схема использования привода с тремя шарнирами.Сустав манипулятора содержит неподвижное звено 1, жестко связанное 20с корпусом 2, к которому крепятсядве крьппки 3 с помощью винтов 4 спружинными шайбами. Между крышкой 3и корпусом .2 установлена уплотнительная прокладка 5, Подвижное звено 6 закреплено на оси 7, снабженнойдисками 8, находящимися в электрореологической жидкости 9. Ось 7 опирается на две втулки 10, изготовленные из диэлектрического материала свысокой иэносостойкостью и низкимкоэффициентом трения, например, капрона. На корпусе 2 и подвижном звене6 установлены клеммы соответственно11 и 12 привода 13 поворота подвижного звена. Привод 13 содержит внешний цилиндрический корпус 14 из диэлектрического материала, закрепленный на подвижном звене 6, например,с помощью клея. На внешний корпус 14 40навинчена крьппка 15 иэ диэлектрического материала. Коаксиально корпусу14 расположен корпус 16 с герметич-ной крьппкой 17. Вибродвигатель 18,например эксцентриковый, закрепленво внутреннем корпусе 16. Последнийвыполнен иэ токопроводящего материала и закреплен на внешнем корпусе 14с помощью четырех пружин 19, гальва.нически изолированных от корпуса 14.Пространство между внешним 4 ивнутренним 16 корпусами заполненоэлектрореологической жидкостью 20.На внутренней поверхности внешнегокорпуса 14 параллельно его образующей закреплены четыре полосы 21 иэтокопроводящего материала, гальванически изолированные одна от другой. 972 2Полосы установлены с возможностью подключения к источнику высокого напряжения не показанос помощью выводов 22. Вибродвигатель 18 состоит из электродвигателя 23 и эксцентрика 24 (фиг.2), жестко закрепленного на валу ротора электродвигателя 23;Сустав манипулятора работает следующим образом.Жесткую фиксацию подвижного звена 6 относительно неподвижного звена 1 осуществляют путем подачи постоянного напряжения от источника питания не показано) на клеммы 11 и 12. При этом изменяется вязкость электрореологической жидкости 9, возникают демпфирующие силы вязкого трения, зависящие от величины прикладываемого напряжения. Параметры жидкости 9 подбирают таким образом, чтобы обеспечить необходимое сцепление ее с диском 8, что, в свою очередь, обеспечивает необходимое затухание колебаний массы подвижного звена 6, причем, эти параметры выбраны с учетом массы (момента инерции )объекта манипулирования, связанного с этим звеном непосредственно или через другие звенья.Перемещение подвижного звена 6 относительно неподвижного звена 1 осуществляется при подаче постоянного напряжения от источника питания (не показан) между внутренним корпусом 16 и по крайней мере одним из выводов 22. При этом вибродвигатель 18 представляет собой волновой вибродвигатель вращательного движения.Если ни к одному из выводов 22 постоянное напряжение не прилагается, то вязкость жидкости 20 минимальная, и колебания, создаваемые вибродвигателем 18 путем вращения с угловой скоростьюЯ эксцентрика 24, находящегося.на оси ротора. электродвигателя 23, затухают из-за наличия демпфера между внешним 11 и внутренним 16 корпусами в виде пружин 19, находящихся в жидкости 20. Ясли напряжение прилагается к одному иэ выводов 22, который связан, например, с первой полосой 21, то жидкость 20, находящаяся в пространстве между первой полосой 21 и внутренним корпусом 16, твердеет, и механические колебания от внутреннего корпуса 16 через затвердевшую жидкость передаются к внешнему корпусу 14, Максимумдинамического усилия, действующего на внешний корпус 14 (фиг.2 и 3), направлен в отрицательном направлении оси О и если постоянное напряжение, приложенное к клеммам 11 и 12 отключено, то подвижное звено 6 под действием этого динамического усилия вращается на оси 7 вокруг оси 01 по часовой стрелке (если смот. реть с конца вектора О на фиг,2), При достижении подвижным звеном 6 заданного положения к клеммам 11 и 12 подключается постоянное напряжение, и положение звена 6 фиксируется. Для перемещения звена 6 вокруг оси О против часовой стрелки подают напряжение между третьей полосой 21 и внутренним корпусом 16.Развиваемое вибродвигателем 18 динамическое усилие 1 Г при частоте вращения эксцентрика Я = 2 ГЕ, радиусе вращения центра масс эксцентрика г и массе эксцентрчка ш, равноК = ш41.г,а значение динамического усилия,действующее на подвижное звено 6 равноР = К 1 с соз (1,где Е - коэффициент относительной жесткости электрореологической жидкости, учитывающий то, что жидкость не идеально твердая при подаче элек,трического напряжения, Ос.Е с 1;Я 1 - угол между направлением перемещения конца подвижного звена 6 и направлением динамического усилия 8 в момент времени й.Один привод 13 может быть использован для сообщения звену 6 нескольких степеней свободы (фиг.4). Если шарнир А расфиксирован, а шарнир В зафиксирован и напряжение приложено 192972 4к первой или третьей полосе 21.(фиг.2),то конец звена 6, на котором установлен привод 13 фиг.1) вращаетсявокруг оси О. Если напряжение при- .5 ложено к второй или четвертой полосе21 и шарнир А зафиксирован, а шарнирВ расфиксирован, то конец звена 6 сприводом 13. вращается вокруг оси О.При фиксации шарниров А и В, расфик 10 сации шарнира С и приложении напряжения к первой или третьей полосе 21конец звена 6 вращается вокруг осиО под действием вращающего момента11=Р ,где 6 - кратчайшее расстояние между(осью вращения шарнира Спараллельной,оси О, и точкой приложения силы Г к звену 6.20Упрощение конструкции сустава манипулятора обеспечивается путем исключения привода из корпуса шарнира и размещение его на конце подвижного .25 звена, что значительно уменьшает габариты шарнира, а также расширяет функциональные воэможности иэ-за перемещения подвижного звена по нескольким степеням свободы с помощью одного привода. Предлагаемая конструкция сустава манипулятора обеспечивает высокую точность и плавность перемещения подвижного звена путем регулирования частоты вибрации вибродвигателя и изменения величины напряжения, подаваемого на металлические полосы, т.е. амплитуду виброколебаний, действующих на подвижное звено, можно менять двумя способами. КПД данной конструкции сустава высокий, потому что двигатель привода .работает практически беэ нагрузки масса эксцентрика невелика и, значит, обеспечивается высокая надежность его работы.192972 4 ЪгЗ Составитель Ф.МайоровГоловач Техред А.Кикемезей Корректор С дакто сное СССР о каз д. 4 а ее ев та в ив а ВВ1 еа е вее а е е е е в нт", г. Ужгород, ул. Проектная,же ее ю2/17Тираж 1049 ВНИИБИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра