Манипулятор

(51) 4 В 25 3 1/02 // В 25 1 17/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ая .,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЪ(71) Институт кибернетики АН ГССР иТбилисский авиационный завод им. Димитрова(54) (57) МАНИПУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные идентичные модули, каждый из которых выполнен в виде платформы со сферической выемкой, охватывающей сферическую опору, жестко закрепленную на стержне, образующем с основанием кинематическую поступательную паЯО 1220780 А ру, при этом между основанием и сферической опорой размещен упругий элемент, а силовые устройства расположены по периферии модуля так, что корпуса этих силовых устройств шарнирно закреплены на основании, а их штоки - на платформе, и систему управления, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, он снабжен распределительным элементом, при этом в платформе и стержне каждого модуля выполнены сквозные каналы, а между сферической выемкой платформы и сферической опорой образована камера, причем последняя через сквозной канал соединена с дополнительно введенной магистралью подачи рабочей среды посредством распредительного элемента, связанного с управ- с ляющим логическим элементом системы упЮ равления.10 15 20 25 35 40 45 50 55 Изобретение относится к робототехняке,в частности к манипуляторам, предназначенным для работы в труднодоступных местах металлоконструкций.Цель изобретения - улучшение динамических характеристик путем уменьшения силы трения в сферическом шарнире и устранения износа поверхностей.На фиг. 1 изображен манипулятор, общийвид; на фиг. 2 - модуль манипулятора,продольный разрез; на фиг. 3 - перекосплатформы модуля относительно сферической опоры; на фиг. 4 - заштрихованаповерхность соприкосновения сферическойопоры со сферической выемкой платформыпри этом перекосе; на фиг. 5 - схема размещения силовых устройств; на фиг. 6схема привода одного из модулей хоботаманипулятора,Манипулятор состоит из идентичных модулей 1, последовательно соединенных другс другом. Каждый модуль 1 выполнен в видеплатформы 2, имеющей сферическую выемку,которая охватывает сферическую опору 3,Сферическая опора 3 подвижно насаженана стержень 4 кинематической поступательной пары, включающей сферическую опору 3и стержень 4 и связывающей сферическуюопору с основанием модуля. Стержень 4жестко крепится к основанию 5, Кроме того,между основанием 5 и сферической опорой 3размещен упругий элемент 6.По периферии модуля установлены силовые устройства 7, например гидравлическиецилиндры. Корпуса 8 гидравлических цилиндров 9 шарнирно закреплены на основании 5,а их штоки 10 - на платформе 2.Модули последовательно соединены другс другом. Основание одного модуля жесткосоединено с платформой смежного модуля.Таким образом, осуществляется взаимосвязьвсех модулей, образующих манипулятор,последний модуль которого на платформенесет схват 11,Между сферической выемкой платформы 2 и сферической опорой 3 каждого модуляобразована камера 12, а в платформе 2и стержне 4 выполнены сквозные каналы 13,Для обеспечения герметичности камеры применены уплотнительная манжета 14, закреп.ленная на платформе 2 и плотно прилегающая к сферической опоре 3, и манжета 5,закрепленная на сферической опоре и плотноприлегающая к стержню 4.Камера 12 через сквозной канал 13 соединена с магистралью 16 подачи рабочейсреды посредством распределительного элемента 7, связанного с управляющим логическим элементом 18 системы управления(не показана),Силовые устройства каждого модуля .1представляют собой совокупность, например,трех элементарных приводов, для которыхдвигателями служат, например, гидравлические цилиндры 9, а положение рабочих органов (штоков 10) контролируется с помощью конечных переключателей 19 и 20.Положение штока 10 определяется состоянием распределителя 21, обеспечивающего соединение полостей 22 и 23 цилиндра 9 с магистралью 16 питания, либо со сбросом 24. Подача под давлением рабочей среды по магистрали 16 происходит при помощи насоса 25.Входами элементарных приводов служат каналы управления 21, 2 ь 2 з распределителей 21, выходами - выходные каналы 21, 2, 2 з, 2 з, 2 з, 2 гз конечных переключателей 19 и 20, На входах управляющего логического элемента 18 подключены каналы управления 2, 2, 2 з и выходные каналы 2, 2, 2, Й, 2 з, 2 з конечных переключателей.Хобот-манипулятор работает следующим образом,По команде системы управления срабатывает определенная группа силовых устройств 7, штоки 10 которых, выдвигаясь, поворачивают платформы 2 модулейотносительно их оснований 5, что позволяет осуществить изгиб манипулятора и придать ему определенную необходимую конфигурацию. Платформы 2 модулей удерживаются штоками 10 силовых устройств и опираются на сферические опоры 3, которые подпружинены пружинами 6 и обеспечивают достаточную жесткость при отработке определенных конфигураций манипулятора.Рассмотрим работу привода одного из модулей хобота.Привод характеризуется входами 2, 2 з, 7 з, воспринимаюшими сигналы от системы управления, и выходами 21, К 2, 2, 2 з, 2 з, сигналы в которых определяют положение рабочих органов. Сигналы на входах и выходах могут принимать лишь два значения, обозначаемые через О и 1.В схеме на фиг. 6 гидравлические цилиндры 9 управляются двухпозиционными распределителями 21. При 2 = 1 левая полость цилиндра соединена с питанием, правая - со сбросом и шток 10 выдвигается из гидравлического цилиндра 9 (2 = 2 = = О) или полностью выдвинут и сигнал об этом 21 = 1 вырабатывается переключателем 20. При 2 = 0 правая полость 23 цилиндра 9 соединена с питанием, левая полость 22 - со сбросом и шток 10 втягивается в цилиндр (2 = 21 = 0) или полностью убран и тогда сигнал об этом 21 = 1 вырабатывается переключателем 19.Управляющий логический элемент 18 реализует булеву функцию1 г 1 г 1 2у = /1 (21,2 г 2 з,2 112 ь 2 ь 2 ь 2 зл 2 з )- (2 + 22 + 2 з) (21 + Хз + 2 з) ХКаналом управления распределительного элемента 17 служит выход управляющего логического элемента 18, причем при у =распределительный элемент открыт, а при у = 0 закрыт.Перемещения штоков осуществляются в рабочие такты. Рабочий такт характеризуется определенным неизменным значением сигнала на входах элементарных приводов.Логика управляющего логического элемента 18 такова, что распределительный элемент 17 закрыт: в том случае, когда штоки 10 силовых устройств занимают предельные устойчивые положения: шток втянут в корпус (исходное состояние), шток выдвинут (второе устойчивое рабочее состояние); в рабочий такт, когда все три штока либо одновременно выдвигаются (2 + + 2 + 2 з = О), либо одновременно втягиваются (2 + 2 г + 2 з = О), т. е. когда происходит перемещение платформы вдоль оси симметрии модуля. Устройство управления подает сигналы на входы двухпозиционных распределителей 1(2 + 2 г + 2 з) (2 + 2 + 2 з) = 1, рабочая среда (масло) под давлением поступает в соответствующие полости цилиндров и определенная группа штоков начинает перемещаться. В период движения штоков 10 предельные переключатели 19 и 20, определяющие 10 их положение, будут генерировать сигналы2 = 2 = 0. В этот рабочий такт управляющий логический элемент 18 вырабатывает сигнал у = 1 и распределительный элемент 17 открывается, рабочая среда под давлением поступает в камеру 12 и обогащает смазочный слой в зоне охвата сферической опоры сферическим углублением платформы модуля. В результате этого трение сферического шарнира уменьшается на весь период движения платформы относительно основания модуля.220780 г 4 Со ец Тех Тир ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва, Ж Филиал ППП Патен, г. Ужго а кулинаКорректорПодписноекомитета СССРи открытийскан наб., д. 4/5од, ул. Проектная