Рука манипулятора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51 3/ И НОМИТЕТ СССРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ О СУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗО ЕТЕН ОПИСАНИЕ ИЗОБ к двторСКОММ СвидЕтель(71) Ленинградский завод-ВТУЗ при Объединении Ленинградский металлическийзавод(54) (57) РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая полые основные звенья, соединенные с помощью шарниров, включающихв себя два симметрично расположенных относительно продольной оси звеньев полыхпромежуточных элемента с двумя параллельно расположенными цапфами, каждая из ко 801220781 торых установлена в соответствующих расточках смежных основных звеньев, и приводы относительного поворота звеньев, включающие в себя двигатели и параллельные кинематические цепи, расположенные внутри полых звеньев и промежуточных элементов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения надежности работы за счет улучшения герметизации шарниров, кинематические цепи состоят из двух групп, первая из которых последовательно связывает корпуса предыдущего и последующего промежуточных элементов, причем первый промежуточный элемент связан с основанием, а вторая группа связывает двигатели привода с соответствующими полыми звеньями, при этом передаточные отношения кинематических цепей всех групп равны +1,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к робото- и маьипуляторостроению и может быть исполь;ивано в исполнительных органах манипуляггоон и роботов.Одной из основных проблем в этой облил и является проблема создания исполнительных органов, приближающихся по сво. им параметрам к параметрам руки человека.1 ель изобретения - увеличение надежности работы руки манипулятора путем улучнцпия герметизации шарниров.Указанная цель достигается за счет рациональной взаимосвязи движений, которая позволяет исключить зубчатое зацепление венцов, контактирующих с внешней средой.На фиг. 1 показана кинематическая схема руки манипулятора; на фиг. 2 - схема кипсматической взаимосвязи движений звеньев руки манипулятора.Устройство содержит полые звенья 1 - 3, соединенные шарнирами 4 и 5, каждый из которых состоит из двух полых промежуточных элементов 6. Внутри полых звеньев расположены трубчатые валы, оканчивающиеся ведомыми 7 и ведущими 8 зубчатыми колесами. По осям цапф 9 - 2, являющихся осями поворота звеньев, расположены сателлитные зубчатые колеса 13, которые трубчатыми валами жестко состыкованы с ведущими 14 и ведомыми 15 цилиндрическими зубчатыми колесами, расположенными в полых промежуточных элементах 6. Ведущие 8 и ведомые 7 зубчатые колеса каждого трубчатого вала входят в зубчатые зацепления с сателлитами, расположенными с разных сторон от продольной оси полых звеньев, образуя передаточные отношения между сателлитами каждой кинематической цепи равные +1.Сателлиты 13 в цапфах 9 и 11 жестко состыкованы с корпусами предыдущего и последующего промежуточных элементов, а трубчатые валы, подводящие движения этим сателлитам,через цилиндрические передачи, имеющие передаточные отношения +1, замкнуты на корпуса предыдущих промежуточных элементов, первый из которых связан с основанием 16.Подвод движений к звеньям осуществляется через входные зубчатые колеса 17 - 20 (причем зубчатые колеса 17 трубчатыми валиками жестко состыкованы с полым звеном 1).Устройство работает следующим образом.При вращении входных зубчатых колес 17 в какую-либо сторону полое звено 1 поворачивается относительно оси расточки основания 16. Если в это время приводы других подвижных звеньев остановлены (зубчатые колеса 17 - 19 неподвижны), то ведомые конические колеса 7 обкатываются по своим сателлитам, приводя во вращение трубчатые валы и ведущие зубчатые колеса 8. Так как передаточные отношения между сателлитами каждой цепи равны +1, то сателлиты 13 цапфы 9 синфазно с промежуточными элементами 6 поворачиваются в противоположную повороту звена 1 сторону на тот же угол.При повороте предыдущего звена последующие промежуточные элементы и полые звенья совершают плоскопараллельные движения в некоторой неподвижной системе координат. Очевидно, что при повороте звена 2 последующие промежуточные элементы и полые звенья также совершают плоско- параллельные движения и т. д.Таким образом, заложенный принцип взаимосвязи движений обеспечивает плоскопараллельные перемещения звеньев исполнительного органа. Аналогичная картина происходит при повороте промежуточных элементов 6 относительно осей цапф 9 и 11. Если при повороте промежуточных элементов затормозить ведущие цилиндрические колеса 14, то ведомые колеса 15 будут отрабатывать в противоположную сторону угол поворота промежуточных элементов, причем эти углы по величине одинаковы, если передаточные числа цилиндрических передач равны +1, При повороте промежуточных элементов последующие звенья также совершают плоскопараллельные перемещения. Этим обеспечивается наиболее рациональная силовая взаимосвязь движений между приводами.На фиг. 2 изображена схема взаимосвязи движений такого шарнирного соединения. Схема дополнена (по логике взаимосвязи) четвертым звеном и третьей парой промежуточных элементов. При изображении схемы параллельные кинематические ветви заменены одинарными, Схема взаимосвязи указывает между собой относительные (собственные) движения приводов и их кинематических элементов (горизонтальные линии) и переносные (налогаемые кинематической взаимосвязью) движения (вертикальные линии). Элемент сравнения на схеме представляет передачу движения от одного кинематического звена другому, причем если движение следует через зачерненный сектор, то происходит перемена знака движения. Если в элементе сравнения использован только один вход, это значит, что переносное (или собственное) движение в кинематической структуре заложено, но не используется,На фиг. 2 обозначено: й,й,й,Ь - частоты вращения входных зубчатых колес 17, 18, 19 и 20; Я,ОЯЯ - угловые скорости изгиба звеньев; ЯЬ ьЫьЫз - подразумеваемые, но не использованные входы движений силовых водил; й,й,й - угловые скорости силовых водил.Введение условных входов движения гВ,М,1 В позволяет описать движение системы матричным уравнением видаа=си, ) Р = (С) й 122078 М М М., М/ О 0 0 1 О 0 00 - 1 О 1 М ЪЬ % 1 О- 1О Из это 1 Б где С и С" - прямая и обратная квадратные матрицы кинематической взаимосвязи движений.Знание матриц С и С позволяет легко определить силовую взаимосвязь движений. Эти уравнения имеют видМ =С ММ =С-М,где См=( С , оСм :С - прямая и обратная матрицы силовой взаимосвязидвижений;С - транспонированная матрица;й;М;О;М - векторы-столбцы входныхи выходных скоростей имоментов.Характер силовой взаимосвязи раскрывается следуюшим образом. Уравнение взаимосвязи только для моментов, воспринимаемых приводами, составленное на основаниисхемы иг. 2, имеет вид го уравнения следует, что силоваявзаимосвязь су шествует в отдельности между приводами для четных и нечетных звеньев.Причем приводы последуюгцих звеньев помо О гают преодолевать нагрузку приводам преды цих Изображен н ая на фи г.кинем ати ческая схема позволяет осуществить повороты звеньев только в одной плоскости. Однако при развороте силовых водил на 90 можно получить повороты и во взаимно перпендикулярной плоскости, а следовательно, обслуживать объем рабочей зоны.нец Техре Тираж ИИПИ Государ по делам из 5, Москва, Ж ППП ПатентН. Киштули1ВН тавитель А. Г 1 о д И. Верес 030 ственного ком обретений и о- 35, Раушска г. Ужгород, някКорректор С. ЧеГ 1 одписноеСРт тета СС крытий наб., д л. Прое