Адаптивный манипулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 3 9/00//В 25 3 18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Завод-ВТУЗ Красноярского политехнического института(56) Авторское свидетельство СССРМ 1293012, кл. В 25 3 9/00, 1985,(57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам, и можетбыть использовано при манипулированииобъектами в условиях длинных узких технологических проходов, Целью изобретенияявляется повышение надежности и уменьшение габаритов за счет упрощения конструкции руки, а также снижение ищ.Ы 2 в) 1 604 бОО А 1 энергозатрат за счет уменьшения сопротивления качению в приводе выдвижения руки.Адаптивный манипулятор содержит основание 1, на котором установлена поворотная колонна 2, На колонне установлен корпус 4 механизма выдвижения руки 5 манипулятора. Профиль руки имеет чечевицеобразную форму. Механизм выдвижения руки манипулятора выполнен в виде фрикционных роликов, установленных на подвесных рычагах по окружности барабана. Привод каждого ролика выполнен в виде двух независимых механических передач, передача крутящего момента которыми противоположна по направлению, при этом оси рычагов и входных звеньев передач совпадают, что, автоматически обеспечивает увеличе- З ние прижатия роликов при повышении сопротивления перемещению руки, 7 ил,Рычаги состоят из пластин 19-21, оси поворотэ рычагов совпадают с осью входных звеньев 22 и 23 механических передач,одно из которых имеет цапфу 24, входящую в отверстие другого входного звена свободно, Входное звено 22 включает зубчатыеколеса 25 и 26, аналогично входное звено 23 включает .зубчатые колеса 27 и 28, Между зубчатыми колесами 16 и 17 установлено промежуточное колесо 29, а между колесами 28 и 18 - два промежуточных колеса ЗО и 31, это позволяет иметь встречное направ 50 Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам, и может быть использовано при совершении операций манипулирования обьектами в условиях длинных узких технологических проходов. 5Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение габаритов за счет упрощения конструкции руки, а также снижение энергозатрат за счет уменьшения сопротивления качению в приводе выдвижения руки. 10На фиг, 1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - механизм выдвижения руки; на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг,З; на фиг, 5 - сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - схема 15 привода фрикционных роликов; на фиг. 7 - то же, вариант.Адаптивный манипулятор (фиг.1) содержит основание 1, на котором установлена поворотная колонна 2 с приводом 3 пово рота. На поворотной колонне установлен корпус 4 механизма выдвижения руки 5 манипулятора, оснащенной исполнительным устройством 6, Механизм выдвижения снабжен электродвигателем 7. Рука манипу лятора выполнена в виде упругого элемента, имеющего в выдвинутом состоянии профиль чечевицеобразной формы (фиг.2),Механизм выдвижения руки (фиг. 3 и 4) содержит приводной вал 8, вращаемый 30 электродвигателем 7, управляемые муфты 9 и 10 для соединения с приводным валом зубчатых колес 11 и 12 соответственно, а также установленный свободно на приводном валу 8 барабан 13 с намотанным на него 35 упругим элементом в виде ленты 14. Последняя прижимается к.поверхности барабана расположенными по его окружности меха низмами перемещения гибкого элемента через ролики 15, имеющие фрикционное по крытие 16. Ролики 15 связаны с выходными звеньями двух механических передач, установленных на механизмах перемещения, а именно с зубчатыми колесами 17 и 18 соответственно. Механизмы перемещения 45 гибкого элемента включают также рычаги,которые прижимают ролики 15 к ленте 14 с помощью, например, пружин (не показаны).где Рс -сила сопротивления наматыванию руки;мафр - диаметр фрикционных роликов; О - передаточное число трансмиссии.Указанный момент будет стремиться опрокинуть приводы фрикционных роликов относительно оси поворота рычагов и прижать фрикционные ролики 15 к поверхности ленты 14 дополнительным усилием(2) г Рсб б 25 20 б 11( 2 +С 129+ 2 ) где 025, 011, йб, й 9, б 17 - делительные диаметры зубчатых колес 25, 11, 26, 29 и 17соответственно. ление вращения фрикционных роликов 15. Зубчатые колеса 11, 25, 26, 29 и 17 образуют одну механическую передачу, а колеса 12, 27, 28, 30, 31 и 18 - другую независимую механическую передачудля вращения роликов 15. В варианте привода фрикционных роликов (фиг. 7) промежуточные колеса 29- 31 заменены валами, а колеса 17, 18, 26 и 28 выполнены коническими. Необходимо для увеличения равномерности прижатия фрикционных роликов к поверхности ленты располагать колеса 17 и 18 как можно ближе одно к другому, В корпусе 4 механизма выдвижения руки 5 установлено ее направляющее устройство 32.Манипулятор работает следующим образом.При необходимости перемещения объекта манипулирования с помощью исполнительного устройства 6 корпус 4 механизма выдвижения руки 5 ориентируют на зону производства работ приводом 3 поворота колонны 2. Включают электродвигатель 7, который вращает приводной вал 8 против часовой стрелки (фиг. 3), Если рука 5 должна наматываться на барабан, то электромагнитной муфтой 9 зубчатое колесо 11 соединяют с приводным валом 8. Далее крутящий момент передается через зубчатые колеса 25, 26, 28, 17, т.е, через первую механическую передачу, на фрикционные ролики 15, которые вращают барабан 13 с лентой, наматывая руку 5. При этом, если со стороны обаекта манипулирования оказывается сопротивление наматыванию руки, возникает реактивный крутящий момент Мр на приводном валу 8 электродвигателя 7, значение которого можно определить по формуле(без учета КПД передач)51015 20 25 30 35 40 При этом уменьшается вероятность проскальзывания фрикционных роликов по поверхности ленты, а следовательно, повышается точность позиционирования манипулятора. Если же сила сопротивления наматыванию ленты уменьшается, то соответственно уменьшается дополнительное усилие прижатия фрикционных роликов. Это ведет к уменьшению силы сопротивления качению роликов по слоям ленты (в устройствах подобного рода эта сила достигает значительной величины вследствие многослойности намотанной ленты) и, как следствие, к снижению энергозатрат при работе манипулятора, Таким образом, манипулятор адаптируется к изменению внешних нагрузок на исполнительное устройство 6.Если рука 5 должна выдвигаться, то электромагнитной муфтой 10 зубчатое колесо 12 соединяют с приводным валом 8 (при этом направление вращения вала 8 не изменяют). Далее крутящий момент передается; через зубчатые колеса. 27, 28, 30, 31 и 18, т.е. через другую механическую передачу на фрикционные ролики 15. Так как в данной передаче имеются два промежуточных колеса 30 и 31, ролики 15 вращают барабан 13 с лентой, разматывая руку 5. При изменении внешних нагрузок на исполнительное устройство 6 протекают процессы, аналогичные описанным. Выражение (2) принимает при этом вид где бг 7, б 1 г,бгв, бзо, бз 1 и б 1 в - делительные диаметры зубчатых колес 27,12, 28, 30,31, и 18 соответственно.Анализ выражений (2) и (3) показывает, что для увеличения дополнительного усилия прижима роликов необходимо увеличиватьб 25 б 27соотношения и . Эту закономер-.б 11 б 12ность можно использовать, Если известно, что манипулятор преимущественно перемещает объекты, наматывая руку, то выполняют конструкцию так, чтобы б ) б . Вб 25 б 27б 11 б 12этом случае скорость наматывания руки уменьшается по сравнению со скорость.о разматывания и, как следствие, снижаюгся динамические нагрузки, а также вероятность проскальзывания роликов по поверхности вследствие увеличения дополнительного усилия прижатия роликов. Если же известно, что манипулятор преимущественно перемещает объекты манипулирования, разматывая руку, то выполняют конструкцию так, чтобы )б 27 б 25б 12 б 11В предлагаемом манипуляторе применен чечевицеобразный профиль руки, что существенно повышает ее жесткость, особенно стойкость к нагрузкам кручения относительно оси руки,Формула изобретения Адаптивный манипулятор, содержащий колонну, установленную на основании с возможностью поворота вокруг своей оси, расположенный на колонне барабан с намотанным на него гибким элементом, образующим руку. и привод выдвижения руки, имеющий двигатель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов за счет упрощения конструкции руки, а также снижения энергозатрат за счет уменьшения сил трения в приводе выдвижения руки, он снабжен двумя управляемыми муфтами, а привод выдвижения руки выполнен в виде расположенных по окружности барабана механизмов перемещения гибкого элемента, каждый из которых содержит жестко связанные между собой рычаги, подпружиненные в направлении к барабану, два фрикционных ролика, установленных соосно между этими рычагами, и две механические передачи, установленные на рычагах, при этом входные звенья передач связаны через соответствующие управляемые муфты с двигателем привода, а выходные - с фрикционными роликами, причем оси поворота рычагов и входных звеньев передач совпадают, а профиль руки в вы- двинутом состоянии имеет чечевицеобразную форму., ул,Гагарина, 10 т "Патент", г. Уж дательский к зводственн Заказ 3422 Тираж 700 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5