Копирующий манипулятор

цн са РЕ 0 В 2513/02/ 15/О Е ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7) Дальневосточный ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им, В.В,Куйбышева(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 946918, кл. В 2513/02, 1980(54(57) КОПИРУЮЩИЙ МАНИПУЛЯТОР поавт. св.946918, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей засчет расширения диапазона отражения усилии задающего органа на схвате исполнительного органа, он снабжен пер"вой и второй подпружиненными шайбами,расположенными в них управляемымификсаторами и переключателем, установленным на первом корпусе с возможностью взаимодействия с губкой схвата задающего органа, при этом перваяи вторая подпружиненные шайбы установлены каждая во внутренней полостисоответствующего телескопическогозвена концентрично реечному штоку свозможностью взаимодействия их управляемых фиксаторов с соответствующимреечным штоком, причем переключательэлектрически связан с управляемымификсаторами.Изобретение относится к машиностроейию и может быть использовано в копирующих дистанционно управляемых М манипуляторах; По основному авт, св. У 916918 известен копирующий манипулятор, со держащий первые подвижные губки схвата задающего органа, шарнирно установленные на первом корпусе, внутрикоторого помещено первое телескопическое звено с установленными в немдвусторонним фиксатором, напримерэлектромагнитным, и первым реечнымштоком; связанным с первыми подвижными губками, а также первый датчикположения, вторые подвижные губкисхвата исполнительного органа, шар;нирно установленные на втором корпусе, внутри которого помещено второе телескопическое звено с установленными в нем односторонним фиксатором и вторым реечным штоком, связанным с вторыми подвижными губками, второй датчик положения, первый усилитель и исполнительный привод второго телескопического звена, причем первый корпус снабжен дополнительными рейками, установленными внутри этого корпуса, параллельными первому реечному штоку и направленными своими зубьями к этому штоку. Кроме того, в указанном устройстве содержатся первая ивторая пружины, третий и четвертый -. датчики положений, а также тактильные датчики, которые установлены на внутренней поверхности губок схвата исполнительного органа, перцый и второй логические элементы ИЛИ, логический элемент И, второй усилитель,сумматор и элемснт сравнения, причем концы первой пружины механически связаны соответственно с первым тепескопическим звеном и первым реечным штоком, а концы второй пружины - соответственно .с вторым телескопическим звеном и с вторым реечным штоком,выходы тактильных датчиков левой иправой губок схвата исполнительногооргана подключены соответственно квходам первого и второго логическихэлементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому ивторому входам логического элементаИ, а выход последнего через второйусилитель подключен к токовым обмоткам первого ы второго фиксаторов,выходы первого, третьего и четвертого датчиков положения подключены соответственно к первому, второму и тре 20 25 30 35 40 45 50 55 тьему входам сумматора,-ыход последнего подключен к, р., у входу элемента сравнения, второй вычитающий вход которого подключен к второму датчику положения, а выход через первый усилитель - к входу исполнительного привода второго телескопического звена 11Недостатком этого устройства является то, что диапазон усилий, развиваемых на схвате исполнительного органа ограничен жесткостью используемых пружин и угловым перемещением губок схвата задающего органа после касания предмета губками схвата исполнительного органа, что не обеспечивает возможности надежного захвата жестких и тяжелых, а также хрупких и легкодеформируемых предметов,Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет расширения диапазона отражения усилий задающего органа на схвате исполни" тельного органа.Цель достигается тем, что копирующий манипулятор снабжен первой и второй подпружиненными шайбами, расположенными в них управляемыми фиксаторами и переключателем, установленным на первом корпусе с возможностью взаимодействия с губкой схвата задающего органа, при этом первая и вторая подпружиненные шайбы установлены каждая во внутренней полости соответствующего телескопического звена концентрично реечному штоку с возможностью взаимодействия их управляемых фиксаторов с соответствующим реечным штоком, причем переключатель электрически связан с управляемыми фиксаторами.На чертеже изображена конструктивная схема копирующего манипулятора.Копирующий манипулятор содержит первые подвижные губки 1 задающего органа, шарнирно установленные на пер вом корпусе 2, внутри которого помещено первое телескопическое звено 3 с установленными в нем двусторонним фиксатором 1 и первьь. реечным штоком 5, связанным с первыми подвижными губками 1, а также помещен первый датчик положения 6, устроиство содержит вторые подвижные губки , которые принадлежат исполни,.,лысому органу, шарнирно установленные соответственно на втором корпусе Б., Гн три последнего помещено второе телескопическое звено 9 с установленным. в нем -.дно 10 41285 4сторонним фиксатором 10 и вторым реечным штоком 11, связанным с вторыми подвижными губками 7, а также помещен второй датчик положения 12. Копирующий манипулятор также содержит первый усилитель 13, который управляет исполнительным приводом второготелескопического звена (не показан).При этом первый корпус 2 имеет рейки 14, установленные внутри этогокорпуса (или выполненными за одно целое с ним), которые параллельны первому реечному штоку 5 и направленысвоими зубьями к этому штоку. Крометого, в задающей и исполнительнойчастях манипулятора имеются первая15 пружина сжатия и вторая 16 пружина растяжения, третий 17 и соответственно четвертый 18 датчики положения,более чем по одному тактильному датчику 19 и 20, которые установлены навнутренних поверхностях соответственно левой и правой губок 7 схватаисполнительного органа манипулятора.Устройство содержит также первый 2 1и второй 22 логические элементы ИЛИ,логический элемент И 23, второй усилитель 24, сумматор 25 и элементсравнения 26, При. этом концы первойпружины 15 механически связаны соответственно с первым телескопическимзвеном 3 и первым реечным штоком 5,а концы второй пружины 16 - соответственно с вторым телескопическимзвеном 9 и вторым реечным штоком 11.Выходы тактильных датчиков левой 19 .и правой 20 губок иаполнительногосхвата подключены соответственно квходам первого 2 1 и второго 22 логических элементов ИЛИ, выходы которыхподключены соответственно к первому,и второму входам логического элемен та И 23. Выход последнего через второй усилитель 24 подключен (не показайо) к токовым обмоткам первого 4 и второго 10 фиксаторов. Выходы первого6, третьего 17 и четвертого 18 датциков положения подключены ссответственно к первому, второму и тоетьемувходам сумматора 25. Выход последнего подключен к первому входу элемента сравнения 26, второй (вычитающий) вход которого подключен к выходу второго датчика положения 12, авыход через пераый усилитель 13 " квходу исполнительного привода второготелескопического звена (не показан). Токовая обмотка одностороннего фикса" тора 10 в исполнительном звене дополО 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нена возвратной пружиной 27 этого фиксатора.Копирующий манипулятор также содержит переключатль 28, третью 29 пружину сжатия и четвертую 30 пружину растяжения, внутри которых соответственно находятся первая 15 и вто" рая 16 пружины, первую 31 и вторую 32 шайбы с установленными в них соответственно 33 и 34 управляемыми фиксаторами, которые подпружинены пру" жинами 35 и 36, причем переключатель 28 установлен на первом корпусе 2 в направлении выступа 37 на одной иэ губок задающего схвата 1 и электрически связан с управляющими фиксаторами 33 и 34, Концы третьей пружины 29 механически связаны соответственно с первым телескопическим звеном 3 и с первой шайбой 31, которая расположена внутри первого телескопического звена 3 с воэможностью поступательного перемещения относительно этого звена и которая насажена на первый реецный шток 5 с возможностью поступательного перемещения относительно этого штока, Концы цетвертой пружины 30 механически связаны соответственно с вторым телескопическим звеном 9 и с второй шайбой 32, которая расположена внутри второго телескопического звена 9 с воэможностью поступательного перемещения относительно этого звена и которая насажена на второй реечный шток 11 с воэможностью поступательного перемеще" ния относительно этого штока. Управляемые фиксаторы 33 и 34 взаимодействуют с пазами первого 5 и второго 11 реечных штоков соответственно.Сигнал 01 является сигналом управ-, ления приводом второго телескопицеского звена, сигнал Р 2 - сигналом управления первого 4 и, второго 10 фиксаторов.Работа очувствленного схвата манипулятораа заключается в следующем,До момента захвата объекта губками 7 схвата двусторонний 4 и одно" сторонний 10 фиксаторы жестко фиксируют соотвртственно первый реечный шток 5 в первом телескопическом звене 3 и второй реечный шток 11 во втором телескопическом звене 9, При этом пружины 15 и 16 не деформированы, потенциометры 17 и 18 находятся в среднем нейтральном положении. В этом состоянии при угловом перемещении гу"бок 1, которые вызывает продольное перемещение зеена 3 относительно первого корпуса 2, на этот же самый угол перемещаются и губки 7 за счет продольного перемещения звена 9 с 1 тносительно второго корпуса 8, Последнее объясняется тем, что задающий и исполнительный схваты в данном случае работают в следящем режиме, так как испол:- нительный привод второго телескопицеского звена отрабатывает ошибку разность двух сигналов, поступающих с первого 6 и второго 12 датчиков положения, формирующуюся на выходе элемента сравнения 23, 15При касании обеими губками исполнительного схвата.схватываемого предмета, т.е. при срабатывании хотя быпо одному тактильному датчику на ле 20вой 19 и правой 20 групп, на вход второго усилителя 2 ч поступает сигнал,который, усилившись, переключает Фик"сатор ч в другое положение - происходит сцепление фиксаторас дополнительными рейками 1 и выводит односторонний Фиксатор 10 из зацеппенияс вторым реечным штоком 11. В результате реечные штоки 5 и 11 получаютвозможность перемещаться соот,ветстЗовенно в первом 3 и втором 9 телескопических звеньях,После касания предмета губками дальнейшее сжатие губок 1 происходит с усилием, пропорциональным величине деформации пружины 15,т,е, пропорционально величине линейного перемещения штока 5 относительно звена 3, при этом звено 3 неподвижно относительно корпуса 2. Величину этого линейного перемещения измеряет третий потенциометр 17, выходной сигнал которого через сумматор 25 поступает на первый вход элемента сравнения 26.Возникающая на выходе элемента сравнения ошибка, отрабатывается исполнительным приводом второго телескопического звена 9 за счет перемещения этого звена относительно корпуса 8.Поскольку после отключения фиксато"50 ра 10 у штока 11 появляется возможность продольного перемещения относительно звена 9, то при перемещении вверх звена 9 и неподвижных губок 7 происходит деформация 1 растяжение) пружины 16 с усилием, пропорциональным усилию сжатия пружины 15 В результате схватываемый предмет в ис" полнительном схвате сжат с усилием,точно соответствующи 1 с, ю, развиваемому в задающем схвате. Если жесхватываемый предмет под действи:иразвиваемого усилия поддается ,ефор"нации, т.е. г,бк " несколько сжимаются то для сохра,:=ния величны сжа"- Ртия предмета неизменной используетсясигнал четвертого датчика положе ия18, которьй измеряет величину деформации сжатия) предмета. Этот дополнительный сигнал через сумматор 25,тоже поступает на элемент сравнения26. В результате исполнительный при=вод, отработав данный сигнал перемещает звено 9 относительно копп с8 и тем самым компенсирут уменьшившуюся (эа счет деформ.ции сжатияпредмета) величин растяжени пружины 16, те. сохраняет неиэмен;,ым у:;илие сжатия этого редмета,После раэжатия предмета церез некоторое время, необходимое для приведения пружин 15 и 16, а также потенциаометров 17 и 18 в нейтральноеположение это время задается линиейзадержки, на чертеже не показано) происходит переклюцение Фиксаторови10 в положение на шток в те же позыреек, цто и до взятия предмета, т.е,полностью восстановив однотипность1 синхронность) кинематицеских параметров между задающей и исполнительной сторонами схвата.После этого губки 1 и 7 снимаютсяи разжимаются в следующем режиме дотех пор, пока не спроизойдет касаниядатчиков 19 и 20сполнительногосхвата с новым предметом. Если предмет мал или имеет большой вес, то необходимо увелицить единицу силы сжатия исголнительного схвата на единицу перемещения губок задающего схвата, т,е. увелицить жесткость силовой пружины.В этом случае оператор разжимает губки 1 до срабатывания переключателя 28 от выступа 37 Переклюцатель замыкает токовые об лотки второгз 33 и третьего 3 ч односторонних Фиксаторов и первая 31 и вторая 32 ша,бы входят в зацеплениес первым 5 и вторым 11 реечным шт эками, После этого при сатил задающих губок 1 после к-с: ия пое мета испол" нительными губкам,происходит одновременное сжатие ;,е вой 15 и т;:етьей 29 пружин и растянение второй 16 и третьей 30 пружин. " р, в зультате су: -1041марная жесткость пружин увеличена и соответственно увеличено усилие сжатия предмета, приходящееся на единицу перемещения губок задающего схвата 1.5Если в процессе работы манипулятора понадобится уменьшить суммарную жесткость пружин, то оператор должен повторно разжать губки задающего схвата до выключения переключателя 28,10 В результате обмотки второго 33 и третьего 34 односторонних Фиксаторов обесточены и под действием пружин 35 и 36 происходит расцепление первой 31 и второй 32 шайб соответственно с первым 5 и вторым 11 реечными штоками. После чего при сжатии задающих губок 1 после касания предмета исполнитель 285 8 ными губками 7 происходит сжатие и растяжение соответственно только первой 15 и второй 16 пружин, так как в этом случае первый шток 5 и вторая шайба 32 перемещаются относительно неподвижных первой шайбы 31 и второго штока 9 соответственно. В данном случае пружины 29 и 30 остаются в нейтральном положении, Причем вторая шайба 32 наползает на вторую пружину 16. В результате чего копирующий манипулятор обеспечивает широкий диапазон отражения усилий задающего органа на схвате исполнительного органа, что дает возможность надежного захвата жестких и тяжелых, а также крупных и легкодеформируемых предметов.