Рука манипулятора

ство СССР 8/00 1985, идетель25 Л 1ЛЯ ТОРАотносится к областль изобретенияеских характеристи К9 ОСУДДРСТВЕННЫ 1 Й НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретениеробототехники, Цеулучшение динамич ЯО, 132157 Рука манипулятора содержит ряд соединенных между собой шарнирами 4, 5и 7 звеньев 1, 2 и 3, их приводыустановлены на неподвижном основаниигибкие тяги для передачи движения сприводов на звенья и цилиндрическиегружины 23 и 24 по числу шарнировсоединения, при зтом цилиндрическиепружины выполнены с полыми витками,Цилиндрические пружины 23 и 24 имеютнавивку противоположного направленияи расположены соосно осям вращенияшарниров, 4 ил,132157Изобретение относится к робототехнике и предназначено для использования в конструкциях роботов сбольшой степенью подвижности,Цель изобретения - улучшение динамических характеристик за счет кинематической развязки шарниров,На фиг, изображена кинематическая схема руки манипулятора; на фиг,2 -то же, вид сверху; на фиг,3 - сечение Л-Л на фиг.2; на фиг.4 - вид Бна фиг,3.Рука манипулятора содержит подвижные звенья 1-3, соединенные между собой шарнирами 4 и 5, Звено 1 15соединено с неподвижным основанием6 через шарнир 7, Каждое подвижноезвено имеет поперечную пластину,жестко связанную со звеном, Звено 1имеет поперечную пластину 8, звенья 202 и 3 - соответственно поперечныепластины 9 и 10, Приводы каждого подвижного звена расположены на неподвижном основании (не показано) .Движение с приводов на звенья передается через гибкие тяги, напримертросики, При этом один конец каждойтяги закреплен на выходном элементе,привода а другой - на приводимом вдвижение звене, 30Каждое звено приводится в,цвижениеот двух гибких тяг, обеспечивающихпрямое и обратное движения, Звено 1приводится в движение гибкими тягами11 и 12, перекинутыми через направляющие блоки 3 и 14 соответственно,Концы гибких тяг 11 и 2 закрепленынеподвижно на противоположных краях поперечной пластины 8, Звено 2 приводится в движение гибкими тягами 15 и 40 1 6 перекинутыми через направляющие блоки 17 и 18 соответственно, Концы гибких тяг 15 и 16 закреплены на противоположных краях поперечной пластины 9, Звено 3 приводится в движение 45 через гибкие тяги 19 и 20, перекинутые через направляющие блоки 21 и 22соответственно,Все направляющие блоки 13, 14, 17,18, 21 и 22 установлены на неподвижном основании 6 с возможностью вращения, Шарниры 7 и 4 снабжены цилиндрическими пружинами 23 и 24 соответственно, витки которых выполнены полыми, Продольные оси пружин соосны 55осям вращения шарниров Продольнаяось 25 цилиндрической пружины 23 соосна оси вращения 26 шарнира 7 и пер 6 2пендикулярна продольной оси 27 звена1 Крайние витки 28 и 29 цилиндрической пружины 23 неподвижно закрепленына основании 6 и звене 1 соответственно, Крепление витков 28 и 29 коснованию 6 и звену 1 обеспечиваетсячерез клеммовые соединения 30 и резьбовое соединение 31, Клеммы соединены с витками через пластину 32,жестко связанную с клеммой и витком,например, сваркой, Цилиндрическаяпружина 24 установлена аналогично цилиндрической пружине 23,Внутри полости пружины гибкие тяги отделены одна от другой и от стенок витков наполнителем 38, которыйобеспечивает малый коэффициент трения при движении гибких тяг относительно витков пружины,Каждая пружина имеет по два входных и выходных отверстия, цилиндрическая пружина 23 имеет входные 34и 35 и выходные 36 и 37 отверстия,При этом отверстия 34 и 35 расположены на расстоянии, равном 1,5 шагавитка пружины или кратном 1,5 шага,На аналогичном удалении друг от друга расположены выходные отверстия 36и 37, Продольные оси выходного 36 ивходного 34 отверстий лежат в однойплоскости, Оси отверстия 35 и 37 расположены также в одной плоскости,Отверстия 34 и 37 расположены на неподвижном витке 28, отверстия 35 и36 - на витке 29, неподвижном относительно звена 1,Направление витков цилиндрическихпружин 23 и 24 соседних шарниров выполнено противоположным, Пружина 23имеет левое направление витков, пружина 24 - правое.Взаимное расположение входных ивыходных отверстий пружины 24 идентично взаимному расположению аналогичных отверстий пружины 23, Гибкие тяги15 и 19 огибают направляющие блокисоответственно 17 и 21, после чего направлены параллельно друг другу квходному отверстию 34 пружины 23, Пополости витков пружины 23 гибкие тягипроходят на равном удалении одна отдругой и от стенок витков пружины довыходного отверстия 36, Гибкая тяга19 после выхода из пружины 23 направлена к входному отверстию пружины 24,аналогичному входному отверстию 34пружины 23, По полости витков пружины 24 гибкая тяга 19 пропущена довыходного отверстия аналогично выходному отверстию 36 пружины 23, От стенок витков, пружины 24 гибкая тяга 19отделена наполнителем 33, После выхода из пружины 24 гибкая тяга 19направлена к краю пластины 10 звена 3,Гибкая тяга 15 после выхода изотверстия 36 пружины 23 направлена ккраю пластины 9, Гибкие тяги 16 и 20расположены на руке манипулятора ана-Ологично гибким тягам 15 и 19, Черезнаправляющие блоки, соответственно 18и.22 гибкие тяги направлены к входному отверстию 35 пружины 23, Выходгибких тяг из пружины 23 обеспечивается через отверстия 37, Гибкая тяга 16 после этого направлена к краюпластины 9, противоположному тому,к которому прикреплена гибкая тяга15, Гибкая тяга.20 после выхода из 20отверстия 37.направлена к входномуотверстию пружины 24, аналогичномувходному отверстию 35 пружины 23.После выхода из пружины 24 через отверстие, аналогичное отверстию 37пружины 23, гибкая тяга 20 направлена к краю пластины 10,Для фиксации положения выходного, звена привода относительно неподвижного основания 6 установлен .тормоз 30(не показан),Рука манипулятора работает следующим образом,а Для обеспечения поворота звена 1 35 относительно неподвижного основания6 против хода часовой стрелки включают привод гибкой тяги 11, сообщая ей движение. При этом одновременно гибкая тяга 12 свободно, без натяже ния,.отпускается за счет работы привода, Вращение выходного элемента привода при этом такое, что обеспечивает удлинение гибкой тяги 12 (привод гибкой тяги 12 может работать в 45 режиме генератора при отпущенном тормозе выходного элемента). Под действием движущейся в направлении к приводу гибкой тяги 11, конец которой закреплен на поперечной ппастине 8, 50 звено 1 поворачивается в шарнире 7 против часовой стрелки до достижения заданного угла поворота, после чего привод гибкой тяги 11 выключается, При этом выходное звено привода, на котором закреплен конец гибкой тяги 11 фиксируется тормозом относительно неподвижного основания 6. При повороте звена 1 приводы гибких .тяг5, 16 и 19, 20 включены,Поворот звена 1 сопровождаетсяувеличением диаметра цилиндрическойпружины 23, так как виток 29 враща"ется вместе со звеномотносительнонеподвижного основания 6 и жестко сним связанным витком 28, Вращениевитка 29 относительно витка 28 происходит вокруг оси 25 пружины, соосной оси 26 шарнира 7, Вследствие того, что,вращение витка 29 происходитпротив направления часовой стрелкии совпадает с найравлением витковпружины 23, диаметр последней увеличивается,При увеличении диаметра пружины23 расстояние между входными отверстиями 34 и 35 и выходными отверстия"ми 36 и 37, замеренное по поверхности витков, остается неизменным, Поэтому длины тяг, проходящих внутриполых витков пружины, остаются неизменными,Для поворота звена 2 относительнозвена 1 включают привод гибкой тяги16, при этом гибкая тяга 15 свободноперепускается, Под действием движущейся гибкой тяги 16 один конец которой закреплен на поперечной пластине9, звено поворачивается в шарнире4 по часовой стрелке, При этом диаметр цилиндрической пружины 24 уменьшается, но неизменной остается длинамежду входными и выходными отверстиями, замеренная по поверхности витков, Благодаря этому положение звена3 относительно звена 2 при поворотепоследнего неизменно, Движение тяги16 по внутренней полости витков пружины 23 не изменяет ее положение иконфинурацию, так как силы тренияскольжения незначительны благодарянаполнителю 33 и, кроме того, силытрения направлены вдоль витков пружины, имеющей в этом направлении повышенную жесткость.Поворот звена 3 относительно звена 2 по часовой стрелке обеспечивается включением гибкой тяги 19, одинконец которой закреплен на поперечной пластине 10. Привод гибкой тяги20 при этом также включают в направлении, обеспечивающем свободное, ненатянутое, положение гибкой тяги 20,Гибкие тяги 19 и 20 при этом движутся относительно пружин 23 и 241321576 27 И 1 О д 1 1 бО 9 2 щ ф 35 ЯУ Формула изобретения Рука манипулятора, содержащая основание, последовательно шарнирно соединенные с основанием и между собой звенья с жестко закрепленными на них поперечными пластинами, приводы, установленные на основании, гибкие тяги, попарно связанные каждая одной стороной с концами поперечной пластины соответствующего звена, а другой стороной " с соответствующим гриводом и цилиндрическими пружинами по числу шарниров соединения, причемцилиндрические пружины выполнены сполыми витками и их крайние виткизакреплены на смежных звеньях, а гибкие тяги приводов последующих звеньев проходят через .полые витки цилиндрических пружин, о т л и ч а ю "щ а я с я тем, что, с целью улуч"шения динамических характеристик, 10 цилиндрические пружины соседних шарниров имеют навивку противоположного направления и расположены соосноосям шарниров.132157 б Составитель И, Бакули Редактор В,Петраш Техред И.Попович Корректор С,Черни дписно а 4/5 роизводственно 2707/10ВНИИПИ Госпо делам113035, Мо Тираж 953 Поарственного комитета СССРзобретений и открытийва, Ж, Раушская наб графическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4