Рука манипулятора

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИКРЕСПУБЛИН И 9) ЯО би ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая основание, последовательно шарнирно соединенные с основанием и меж.ду собой звенья, имеющие поперечныепланки, жестко закрепленные на звеньях, приводы, установленные на основании, и гибкие тяги, связанные 59 4 В 25 Л /02//В 25 3 18/00 одним концом с противоположными концами поперечной планки каждого звена, а другим " с соответствующим приводом, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования эа счет уменьшения взаимного влияния приводов, она снабжена по числу шарниров цилиндрическими пружинами с полыми витками, имеющими два диаметрально расположенных выходннк отверстия, при этом пружины устаиовленм соосно продольным осям звеньев и крайними витками закреплены неподвижно на смежных звеньях, а гибкие тяги приводов последующих звеньев проходят через полые витки пружин и Е соответствующие выходные отверстия.5 1 О 15 Изобретение относится к робототехнике и предназначено для использования в конструкциях роботов с большимчислом степени подвижности.Целью изобретения является повышение точности позиционирования засчет уменьшения взаимного влиянияприводов, что обеспечивается проводкой гибких тяг через цилиндрическиепружины беэ их изменения в длине приповороте любого звена руки манипулятора.На фиг. изображена кинематическая схема руки манипулятора;на фиг.2 -шарнир руки манипулятора, общий вид;на фиг.3 - сечение А-А на фиг,2; нафиг,4 - рабочее положение руки манипулятора.Рука манипулятора содержит подвижные звенья 1 - 3, соединенные между собой вращательными кинематическими парами - шарнирами 4 и 5. Звеносоединяется с неподвижным звеном,например основанием 6 через шарнир 7.Каждое подвижное звено имеет поперечную планку, жестко связанную со звеном. Звено 1 имеет поперечную планку8, звенья 2 и 3 - соответственно поперечные планки 9 и 1 О. Приводы каж -дого из подвижных звеньев расположены на основании (не показаны), Движение с приводов на звенья передаетсячерез гибкие тяги, например тросики,Нри этом один конец каждой тяги закреплен на выходном элемента привода,а другой - на приводимом в движениезвене,Каждое звено приводится в движение от двух гибких тяг, обеспечивающих прямое и обратное движение звена. Звено 1 приводится в движение тягами 11 и 2, перекинутых через направляющие блоки 13 и 14. Концы тяг 11 и 12 закреплены неподвижно на противоположных краях поперечной планки 8. Звено 2 приводится в движение тягами 15 и 16, перекинутых соответственно через направляющие блоки 17 и 18. Концы тяг 15 и 16 укреплены неподвижно на противоположных краях поперечнои планки 9. Звено 3 приводится в движение через тяги 19 и 20, перекинутых через направляющие блоки 21 и 22. Все направлякпцие,блоки 13,14,17, 18,21 и 22 установлены на основании 6 с возможностью вращения.Р 1 арниры 7 и 4 снабжены винтовыми пружинами 23 н 24, Вчтки пружины 23 20 25 30 35 40 45 50 55 и 24 выполнены полыми. Продольныеоси пружин соосны продольным осямзвеньев. Продольная ось 25 пружины23 (фиг.2) соосна продольной оси 26звена 6 и продольной оси 27 звена 1.Крайние витки 28 и 29 пружины 23 неподвижно закреплены на звеньях б и1. Крепление витков 28 и 29 к звеньям 6 и 1 обеспечивается через клеммовые зажимы 30 и резьбовое соединение 31 (фиг3), Клеммы соединяютсяс витками через пластины 32, жесткосвязанных с клеммой и с витками, например сваркой. Пружина 24 установлена аналогично пружине 23. Тяги 15,16,19 и 20 огибают соответственно блоки 17,18,21 и 22 и после этого проходят через полость по винтовой пружине 23 от неподвижного витка 28 до неподвижного относительно звена 1 витка 29. Внутри полости витков пружины тяги отделены друг от друга наполнителем 33, разделяющим тяги одна от другой и от стенок витков пружины 23, Наполнитель 33 обеспечивает малый коэффициент трения при движении тяг относительно пружины 23, Неподвижный виток 29 имеет два выходных отверстия 34 и 35, расположенных симметрично (диаметрально) относительно продольной оси 27 звена 1.Через сечение отверстия 35 извитка пружины выпущена тяга 16, обеспечивающая вращение звена 2, по направлению движения часовой стрелки относительно звена 1.Через сечение отверстия 34 выпускаются тяги 15, 19 и 20, Тяга 15 направлена к краю поперечной планки 9 и обеспечивает вращение звена 2 относительно звена 1 против часовой стрелки. Тяги 19 и 20 направлены параллельно одна другой к входному сечению пружины 24,Пружина 24 выполнена аналогично пружине 23 и обеспечивает пропуск через полые витки тяг 19 и 20. Тяги 19 и 20 выводятся через сечения, расположенные симметрично относительно продольной оси звена 2. Тяги внутри полых витков пружин расположены на одинаковом удалении одна от другой и от стенок пружин на всей ее длине. При выключении привода тяг, положение выходного элемента привода, на котором закреплен конец тяги, фикси 1263520женными под шарниром 4, уменьшается,а между идентичными точками витков,расположенными над шарниром, увеличивается, Суммарная длина пружины приэтом остается неизменной и следовательно, и длина каждой тяги в отдельности 19 и 20 не изменяется.Благодаря этому, положение звена3 относительно звена 2, при поворотепоследнего относительно звена 1 неизменно. Движение тяги 16 по внутренней поверхности витков пружины 23 неизменяет ее положения и конфигурации,так как силы трения скольжения незначительны благодаря наполнителю 33 и,кроме того, силы трения направленывдоль витков пружины, имеющей в этомнаправлении повышенную жесткость,Поворот знена 3 относительно звена 2 по часовой стрелке, обеспечивается включением привода тяги 19, одинконец которой закреплен на поперечной планке 10. Привод тяги 20 приэтом также включают, направление вратщения выходного элемента приводаобеспечивает свободное без натяжениядвижение тяги 20. Тяги 19 и 20 движутся относительно пружин 23 и 24,не изменяя их положение и форму.Выполнение шарниров руки манипулятора, снабженными цилиндрическимипружинами с полыми витками, продольные оси которых соосны продольнымосям звеньев, а крайние витки закреплены неподвижно на звеньях, соединенных шарниром, и кроме того, тяги привода звеньев проходящими через полыевитки пружин предыдущих шарниров,позволяет обеспечить пропуск тяг,предназначенных для передачи движения последующим зненьям через шарниры без изменения длин тяг, не участвующих в данный момент в передаче движения. За счет одновременного увеличения расстояния между аналогичными точками нитков пружины, которой оснащен шарнир, звенья шарнира совершают относительное движение и данный момент с одной стороны, и уменьшения расстояния между витками с противоположной стороны пружины, суммарная длина остается неизменной. Неизменными остаются и суммарные длины тяг, проходящих внутри полых витковпружины. руется относительно неподвижной опоры тормозом (не показан),Рука манипулятора работает следующим образом.При необходимости изменят положение третьего звена, например, за счетповорота звена 1 относительно звена6 против часовой стрелки, звена 2 относительно звенапо направлениюдвижения часовой стрелки и звена 3 1 Оотносительно звена 2 против направления движения часовой стрелки. Положение исходное для начала движенияизображено на фиг,1.Для обеспечения поворота звена 1 15относительно неподвижного основания6 против часовой стрелки включаютпривод тяги 11, сообщая ей движение.При этом одновременно тяга 12 свободно без натяжения отпускается. Под 20действием движущейся тяги 11, конецкоторой закреплен на планке 8 звено1 поворачивается н шарнире 7 противчасовой стрелки, до достижения заданного угла поворота, после чего привод тяги 11 выключают. При поворотезвена 1, приводы тяг 15, 6 и 19, 20выключены, при этом положение звена2 относительно звена 1 и звена 3 относительно звена 2 остается неизменным. Поворот звена 1 сопровождаетсяизгибом пружины 23, расстояние междуаналогичными точками сосЕдних нитковсо стороны блока 13 уменьшается, асо стороны бЛока 14 увеличивается.В результате этого суммарная длинапружины остается неизменной, а следовательно, и суммарная длина каждойтяги, расположенной внутри полой пружины 23 не меняется. Расстояние от 40входного сечения неподвижного витка28 до направляющих блоков неизменно.Поворот звена 1 относительно основания б не приводит к изменению длинтяг 15, 1 б и 19, 20, а, следовательно, и нет необходимости включать приводы тяг, не участвующих в данный момент в передаче движения звеньям 2и 3,1 Для поворота звена 2 относительно 50 звена 1 включают привод тяги 16, при этом тяга 15 свободно пврепускается. Под действием движущейся тяги 16, один конец которой закреплен на поперечной планке 9, звено понорачивается 55 в шарнире 4 по часовой стрелке. При этом расстояние между аналогичными точками витков пружины 24, располоНеизменные длины тяг, неучаствующих в данный момент в передаче движения звеньям и проходящие через шарни5 1293520 ары поворачиваемых звеньев, обеспечи- Этим обеспечивается независимость вают неизменное относительное положе- движения последующих звеньев от двиние иеприводимых в движение звеньев. жения предыдущих звеньев. г,Составитель И.БакулинаТехред М.Ходаиич О,Се дак о орректор аз 5478/16 сн 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж