Манипулятор

11768630 Союз Советских ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 07.07.78 ем заявки рисоедин Гасударственные комите СССР(43) Опублик по делам иаобретеии и открытий. Кикин инградский инст чной механики и опти(71) Заявитель АНИПУЛЯ еханизмам Для достижеиены двойнымими вращения,крайней мере одпей смещены восей других кинскрещивающиесшарнирах образ Изобретение отно ространственным стержневым м , в частностик манипуляторам.Известен манипулятор, имеющий аснование и рабочий орган, щарнирно связанные телескопическими стержнями, соединенньпми между собой пространственнымипараллелограммами 11,Конструиция этого манипулятора является сложной: рабочий орган связан с основанием большим числом стержней и шарниров, имеются поступательные пары - телескопические стержни, Кинематическая схема манипулятора лредставляет иеханизм свысоким числом избыточных связей, т. е. 15механизм, чувствительный к погрешностямизготовления и сборки,Целью изобретения - упрощение конструкции лри одновременном обеспечениизаданного пространственного движения рабочего органа относительно основания. ния этого, шарниры выполсо скрещивающимися осяричем упомянутые оси по 25 ной из кинематических цепространстве относительно, ематичвоких цепей, причем я оси вращения в двойных уют прямой угол. 30 Оси одноименных шарниров различных кинематических цепей в основании и у рабочего органа соответственно" образуют прямой угол, а соединение основания и рабочего органа выполнено тремя кинематическими цепями, элементы которых имеют равную длину, причем расположение и ориентация осей вращения шарниров в основании и в,рабочем органе одинаковы.Кроме того, оси вращения двойных шарниров, связывающих две кинематические цепи с основанием или с рабочим органом, совпадают, причем двойные шарниры основания или,рабочего органа объединены в один общий узел, выполненный как единый вал, а оси вращения в двойных шарнирах выполнены пересекающимися.На фиг, 1 показан манипулятор с двумя кинвматическими цепями, рабочий орган которого выполняет заданное пространственное движение; на фиг. 2 - некоторые возможные положения рабочего органа относительно основания для этого манипулятора (связывающие кинематические цепи условно не показаны); на фиг. 3 - схема манипулятора с тремя кинематичеокими цепями равной длины, рабочий орган, которого сохр аняет неизменную ориентацию в пространстве; на фиг. 4 - общий вид манипулятора с трвмя кинематичеекими цепями, две из которых имеют общие шарниры;на фиг. 15 - последовательное соединениедвух модулей (манипуляторов), образующих манипулятор, перемещающий рабочийорган по трем координатам с сохранениемего постоянной ориентации.Манипулятор (см. фиг, 1) имеет основание 1, соединенное стержнями 2 и 8 с рабочим органом 4. Стержни 8 и 2 соединены соснованием 1 двойными шарнирами 5 и б,а с рабочим органом 4 - двойными шарнирами 7 и 8 соответственно. Стержень 2 сдвойными шарнирами б и 8 является первой, а стержень 8 с двойными шарнирами5 и 7 - второй кинематическими цепями,Рабочий орган оснащен схватом 9. Приводманипулятора осуществляется, например, спомощью управления вращением по двумосям в двойном шарнире 5.Манипулятор работает следующим образом,При вращении двух управляемых осейдвойного шарнира 5 рабочий орган 4 под.воздействием кинематических цепей перемещается в пространстве, занимая положение, определяемое углами поворота осей(управляющими параметрами) в двойномшарнире 5. При этих перемещениях рабочего органа его ориентация в каждой точкепространства является определенной (см.фиг. 2) для конкретного соотношения конструктивных параметров, механизма и зави-.сит от двух текущих управляющих параметров.Манипулятор, изображенный на фиг. 3,состоит из основания 1 и рабочего органа 4,связанных тремя кинематическими цепями,имеющими одинаковую конфигурацию. Цепи состоят из стержней 10- 12 равной длины. Стержни соединены шарнирами с пересекающимися осями вращения с основанием и рабочим органом, име 1 ощими одинаковую форму и размеры, При этом двойные шарниры 1 д и 14 являются управляемыми, а остальные двойные, шарниры 15выполняют, пассивную роль.Манипулятор, работает следующим об,разом.При вращении управляемых осей двойных шарниров 18 и 14 рабочий орган 4перемещается в пространстве по двум независимым координатам, оставаясь параллелен сам себе, т, е, оохраняя ориентацию относительно основания 1 постоянной.Манипулятор на фиг. 4 также имеет основание 1 и рабочий орган 4, соединенныестержнями 10 - 12 одинаковой длины. Причем стержни 11 и 12 соединяются с основанием одним общим шарниром 1 б, а с,рабочим органам - таким же .шарниром 17.Шарнир 18 является управляемым. Например, аращение вокруг одной оси (вертикальной) ,производит червячная передача19, а вращение вокруг другой оси (горизонтальной) - гидро- или пневмопривод 20.5 1 О 15 55 60 65 20 25 30 35 40 45 50 Манипулятор работает аналогично изображенному на фиг, 3 - при перемещении рабочего органа его ориентация сохраняется.На фиг. 5 дано последовательное соедипение двух модулей. Каждый модуль представляет собой манипулятор, аналогичный изображенному на фиг, 3 или 4. Первый модуль состоит из,неподвижного основания 21, шарнирно соединенного стержнями 22 с рабочим органом 28, к которому прикреплено основание 24 второго модуля. Основание 24 шарнирно соединено стержнем 25 с рабочим органом 2 б, оборудованным схватом 9. Работает манипулятор, состоящий из двух, модулей, следующим образом.В каждом из,модулей, рабочий орган перемещается в зависимости от,двух управляющих параметров, сохраняя постоянную ориентацию относительно основания. Основание 24 второго модуля перемещается вместе с рабочим органом 28 первого, модуля. Таким образом, рабочий орган 2 б перемещается в зависимости от четырех управляющих параметров, что позволяет позиционировать схват 9 в трехмерном,просгранстве по трем независимым координатам, сохраняя его ориентацию постоянной.Предлагаемый манипулятор (см. фиг. 1) мокет применяться для пеоемещения из одной точки в другую (или другие) объектов с одновременной их переориентацией по жесткой программе, например, в автоматических линиях.Манипулятор (ам. фиг, 5) из двух последовательно соединенных модулей, обеспечивающий сохранение ориентации рабочего органа при его перемещениях, имеет дополнительную - четверту ю степень подвижности, что повышает его,маневренность. Такой манипулятор с простой системой управления может быть использован, например, для укладки объектов на стеллажи, штабелирования кирпичей и т. п. Манипулятор обладает повышенной жесткостью, обусловленной наличием параллельных связей между основанием и рабочим органом, образующим ферму. Манипулятор имеет высокие показатели технологичности: боль шой коэффициент повторяемости деталей (шарниры и стержни), возможность широкой унификации узлов и целых модулей,Формула изобретения 1. Манипулятор, содержащий основание и рабочий орган, соединенные не менее, чем двумя кинематическими цепями, выполненньгми в виде стержнейшарнирно связанных с основанием и с рабочим органом, а также привод, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции при одновременном обеспечивании заданного пространственного движения рабочего органаотносительно основанияшарниры выполнены.двойными со скрещивающимися осями вращения, причем упомянутые оси по край. ней мере, одной из кинематических цепей смещены в пространстве относительно осей других кинематических,цепей.2. Манипулятор по,п. 1, о т л и ч а ющий ся тем, что скрещивающиеся оси вращения в двойных шарнирах образуют прямой угол.3. Манипулятор по п, 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что оси одноименных шарниров различных кюнематичеоких цепей в основании и у рабочего органа соответственно образуют непрямой угол.4. Манипулятор по п. 2, от л и ч а ющ и й с я тем, что соединение основания и рабочего органа выполнено тремя кинематическими цепями, элементы которых имеют равную, длину, причем расположение и ориентация осей вращения шарниров в основании и в рабочем органе одинаковы. 5. Манипулятор по п. 4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что оси вращения двойных шарниров, связывающих две кинематические цепи с основанием, совпадают, причем 5 двойные шарниры основания объединены водин общий узел, выполненный как единый вал.6, Манипулятор по п. 4, отличающ и й с я тем, что оси вращения двойных 10 шарниров, связывающих две кинематические цепи с рабочвм органом, совпадают, причем двойные шарниры рабочего органа объединены в один общий узел, выполненный как единый вал.15 7. Манипулятор по пп. 4, 5, отл и ч а ющийся тем, что оси вращения в двойных шарнирах выполнены пересекающимися. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР524684, кл. В 25 Л 1/Об, 20,О 6.75.768630 . фи тор И, Гохфель Реда- .Корректор И. Осииовская Тий. Харьк. фил. вред. Патент ЗакНП Составитель Л, Орл Техред И. Пеичко 122871256 Изд.472 Тираж 1033 Подписное Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5