Манипулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ц 9) 11 П РЕТЕ САНИЕ ИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМУ. силового нт которыи дает урав 11 сило еОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт проблем машиностроения приМВТУ им. Н,Э.Баумана(56) Авторское свидетельство СССРВ 1220787, кл. В 25,3 11/00, 1983.(57) Изобретение относится к областимашиностроения, в частности к робототехнике, Целью изобретения являетсяуменьшение потребной мощности привода поворота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса.В исходном положении механическаярука 3 манипулятора занимает горизонтальное положение. Момент от веса Сконструкции руки 3 на плече Н уравновешивается момент усилия упругого эле 11 4 В 25 1 1/00 1/06 ме а, связывающего шток,цилиндра 4 с датчиком 5 силычерез систему управления созновешивающую силу 0 на штокевого цилиндра, При выдвижении иливтягивании руки 3 блок изменения пердаточного отношения, расположенный всиловом цилиндре и приводимый в движение зубчато-реечной передачей, увеличивает или соответственно уменьшает уравновешивающую силу. При повороте корпуса 2 вместе с рукой 3 соответственно изменяется плечо Ь действия уравновешивающей силы О. Приповороте руки 3 вниз с одновременным уменьшением плеча Ь действияуравновешивающей силы 0 дополнительный блок изменения передаточного отношения увеличивает величину этойсилы, тем самым сохраняя общую уравновешенность системы. При поворотеруки 3 вверх происходит аналогичныйпроцесс. 3 ил.Изобретение относится к машиностроению, в частности к роботатехникеоРель изобретения - уменьшение поЛ5требной мощности привода поворотакорпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса.На фиг.1 изображен манипулятор,общий вид; на фиг,2 - вид А на фиг.1;10на фиг.3 -схема управления.Манипулятор содержит основание 1,шарнирно соединенное с корпусом 2,в котором установлена с возможностьюпродольного перемещения механическаярука 3. Разгрузочное устройство имеет силовой цилиндр 4, датчик 5 силы,упругий элемент 6 и блок 7 измененияпередаточного отношения. Силовой цилиндр 4 закреплен на корпусе 2 и пад ключен к напорной магистрали 8 черездатчик 5 силы и регулятор 9 давления,Блок 7 изменения предаточного отношения соединен с помощью механизма 10.кинемагической связи с механическойрукой 3 и установлен между датчикам 5 силы и упругим элементом 6,Другой конец упругого элемента 6 связан со штоком 11 силавага цилиндрасоединенным с помощью гибкого элемен та 12 и е 1 порнога ролика 13 с основанием 1. Блок 7 изменения передаточного отношения выполнен в виде винтовой передачик састоящеи иэ винтаи гайки 15, которая. является спорнымшарниром двуплечего рычага 16, С ад 35ним ега плечам соединен чувствительныйэлемент 17 датчика силы 5, а с другим - упругий элемент б. Механизм 10кинематическай связи выполнен в виде40э;бчято-реечной передачи причем рейка 18 :акреппеня на механической руке 3, а зубчатое колеса 19 - на винте 14 блока 7 изменения передаточного отношения:15Уравновешивание механической рут:ипроисходит-следующим образом,1В исходном состоянии рука манипулятсра занимает гооиэснтяльное положение В этом случае на привод паварота карпуся относительно оси О действуе 1 т момент от веса конструкциируки 8 ня плече Н, который стремитсясместить руку от ее исходного положения, При этом возникает момент стусилия Р упругого элемента 6 раэгру-"зачнсго устройства на глече 6 дву =плечего рычага 6 относительна осиего поворота О, . Зтат момент ссздает на другом плече 1 двуплечегэхрычага 16 усилие Р , с которым он давит ня чувствительц;1 й элемент 17 датчика 5 силы Сигнал с датчика 5 силы усиливается с помощью системы упрягления и создает усилие С на штоке 11 силового цилиндра 4. В результате момент ат веса конструкции руки 6 на плече Н относительно аси ее поворота О уравновешивается противодействующим моментом разгрузочного устройства, который создается усилием 0 на штоке 11 на плечеПри выдвижении гаризочтальна расположенной руки например, направо плечо Н увеличивается, я следовательно, увеличивается момент от веса конструкции руки О относительна оси О. При этом вместе с механической рукой 3 перемещается закрепленная на ней рейка 18, вызывая поворот зубчатого колеса 19, Жестко связанный с ним винт 14 поворачивается и перемещает гайку 15 направо, увеличивая плечо Ь,и уменьшая плеча 1 двуплечего рычага 16. Перемещение :увствитального элемента 17 датч:.ка 5 силы пренебрежимо мало па сравнению с хадрм упругого элемента 6, поэтому ее усилие Р, остается практически неизменным, При увеличении плеча й, момент ат усилия Р упругого элемента 6 относительно оси О, возрастает. я следовательно, возрастает усилие Р,Х с которым двуплечий рычаг 16 давит на чувствительный элемент 17 датчика 5 силы, вызывая увеличение усилия 0 на штоке 11, В результате момент от веса конструкции руки, возросший при ее перемещении н;1 право, компенсируется такке возросшим противодействующим . ама натам ряз:.рузочнаго устройства, Лнялагичным абряэсмпроисходит урявнавешивние конструкции руки при ее перемег 1 ении н-.-еваат исход; - .Ога положения11 ри повороте меьгчице -р 1;.у,у на угол м. в любам нпгявле 11 ииК ОХ О ДН С Г О Г О Р И 3 а Н т 6 Л Ь Н а Г а 1" а Л 3 ж Е Н 1. Я плеча 1 уменьшяетсй я следсвстель но. -меньшается мсент от веса каис.рукции руки С 1 относчт 1 чьно аси О 1: повороте руки ня угол О ст чсход:,сгс наложения пс чясс:,ой ответ,к 1 упругий элемент 6 растягивается ее -силке Р, возрастает саотве 1 с.ванна :-:азрястяют усилие Е, ня чувствительном элементе 17 датчика 5 силы и уси 1 Й 00875лие 0 на штоке 11, но при этом уменьшается плесо Ь, на котором приложена сила Я. Пр чем уменьшение плеча 6 более сушественно по величине, чем5 возрастание усилия , В результате уравновешивающий момент разгрузочного устройства уменьшается и компенсирует момент от веса конструкции руки, При повороте на угол с 6 от ис О ходного положения против часовой стрелки упругий элемент 6 снимается, ее усилие Р уменьшаетсясоответственно уменьшаются усилия Р на чувстви-. тельном элементе 17 и О на штоке 11, 15 но при этом увеличивается плечо Ь приложения силы О. Причем уменьшение усилия 1 более существенно по величине, чем возрастание плеча 6. Уравновешивающий момент, как и в преды дущем случае, уменьшается и компенсирует момент от веса руки. Следовательно, при повороте руки от исходного положения на один и тот же угол Ы, в обоих направлениях уравно вешивающий момент имеет одну и ту же величину за счет одновременного из-менения обоих параметров Ц и Ь.Формула изобретения30Манипулятор, содержащий основание, корпус, шарнирно соединенный с осно ванием, механическую руку, установленную с возможностью продольного перемещения в корпусе приводы проФ 35 дольного перемещения руки и поворота корпуса, разгрузочное устройство привода продольного перемещения, включающее в себя сило вой цилиндр, з акрепленный на корпусе датчик силыи упругий элемент, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что, с целью уменьшения потребной мощности приводаповорота корпуса за счет уравновешивания вращающейся массы корпуса, онснабжен блоком изменения передаточного отношения и механизмом кинематической связи корпуса с основанием,выполненным в виде зубчато-реечнойпередачи, рейка которой жестко закреплена на механической руке, а зубчатое колесо жестко связано с входным элементом блокаизменения передаточного отношения, установленногов силовом цилиндре разгрузочногоустройства между датчиком силы иупругим элементом, причем этот блоквыполнен в виде двуплечего рычагаи винтовой передачи, гайка которойшарнирно связана с этим рычагом,одно плечо которого соединено с датчиком силы, а другое - с одним кон-,ном упругого элемента, при этом винтжестко связан с зубчатым колесомзубчато-реечной передачи, а другойконец упругого элемента жестко связан со штоком силового цилиндра,протиВоположный конец которого всвою очередь соединен с помощью дополнительно введенных гибкого элемента и опорного ролика с основанием..Цароши Редак обк и р:вх, 0 Подписно б., д,венно-полиграфическое предпр:;ятие, г, Ужгород, ул. Проект Проиэвод ВНИИПИ Госудпо делам и13035 Москва,рственно-,с когтит обретений н откр Ж, Рауцская н та СССРтий