Манипулятор

(51)5 ование 1, натЕльный Ортельного поГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1351782, кл. В 25 Л 18/06, 1986.(57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в промышленных роботах различного назначения,манипуляторы которых включают шарнирносочлененные звенья, Целью изобретенияявляется повышение точности позиционирования за счет использования жестких связей, Манипулятор состоит из основания 1,Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в промышленных роботах различного назначения, манипуляторы которых включают шарнирно сочлененные звенья,Целью изобретения является повыше-. ние точности позиционирования за счет использования жестих связей.На фиг. 1 показан манипулятор, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг;3 - разрез Б-Б нэ фиг, 2; на фиг. 4 - вид В на фиг, 2; на фиг. 5 - вид Г на фиг, 2; на фиг.6 - взаимное расположение двух унифицированных звеньев; на фиг. 7 - вариант исполнения манипулятора; на фиг; 8 - вид О нэ фиг. 7,Манипулятор содержит оснкотором установлены исполниган и привод изменения относиложения звеньев,5 Л 9/06. 9/08, 1/02, 18/О исполнительного органа в виде шарнирно- соединенных звеньев 2, кисти 3 со схватом 4 и привода изменения относительного положения звеньев, Привод изменения относительного положения звеньев включает два гидроцилиндра 5 и кинематическую цепь в виде разветвленной на две параллельные ветви передачи, включающие конические зубчатые колеса, жестко связанные со звеньями 2, и блоки. Каждый блок состоит из двух конических зубчатых колес, соосно которым закреплены рычаги, шарнирно связанные шатуном, причемконическое зубчатое колесо одной из параллельных ветвей передачи установлено жестко на корпусе звена, а коническое колесо другой ветви передач установлено на корпусе с возможностью вращения, 8 ил,Исполнительный орган состоит из шарнирно соединенных между собой звеньев 2 и кисти 3 со схватом 4, также составленной из шарнирно соединенных звеньев того же размера или другого типоразмера, причем первое звено 2 исполнительного органа связано с основанием 1 посредством шарнира, а последнее - с кистью 3, которая установ-. лена с возможностью продольного перемещения.Привод изменения относительного положения состоит иэ двух гидроцилиндров 5 и б, шарнирно установленных на основании 1 и кинематической цепи в виде двух параллельных ветвей передач.Две ветви кинематической передачи каждого звена 2 состоят из двух рычагов 7 и 8 (9 и 10), взаимно соединенных посредством шатунов 11 и 12 и образующих жесткие передачи, Каждый конец шатуна 11 и 12соединен с рычагом шарнирно посредством осей 13 и 14 (фиг, 6). Если шатуны закреплены по диагонали к звену (фиг. 6), то рычаги поворачиваются в разные стороны, т.е. передача выполнена с отрицательным передаточным отношением. если шатуны закреплены параллельно звену(фиг,7. 8), то рычаги поворачиваются в одну сторону, т,е, передача выполнена с положительным передаточным отношением,Соосно рычагам 7 и 8 первой кинематической передачи на корпусе 15 устанволены с возможностью вращения конические зубчатые колеса 16 и 17, жестко соединенные с рычагами 7 и 8 и образующие с ними блоки, Соосно рычагам 9 и 10 второй кинематической передачи на корпусе 15 неподвижно закреплены конические зубчатые колеса 18 и 19.Каждое звено 2 снабжено крестовиной 20 с осями 21, 22, Ось 21 крестовины 20 своими концами связана с осями рычагов 7 и 9, причем с рычагом 9 - жестко, а с рычагом 7 - с возможностью вращения. Концыоси 22 крестовины 20 первого звена 2 фиг, 2) соединены со штоками 23 и 24 гидроцилиндров 5 и 6, причем первый шток 23 соединен с концом оси 22 крестовины 20 непосредственно через рычаг 25, Рычаг 25 закреплен на крестовине 20 жестко, а на штоке 23 - шарнирно (фиг, 2, 5). На втором конце оси 22 установлено коническое зубчатое колесо 26, ось которого соединена со штоком 24 через рычаг 27, Рычаг 27 соединен со штоком 24 шарнирно, а с осью конического зубчатого колеса 26 - жестко (фиг, 2, 4). Коническое зубчатое колесо 26 связано зацеплением с неподвижным коническим зубчатым колесом 18. Коническое зубчатое колесо 18 соединено с коническим зубчатым колесом 28, установленным соосно с осью 22 крестовины, и неподвижно закреплено на основании 1,Звенья сочленены между собой с разворотом относительно продольной оси Б - Б на 90 Я. Крестовина 20 последующего звена соединена с предыдущим звеном таким образом, что ее свободная ось 22 соосна осям рычагов 8 и 10 предыдущего звена, причем с рычагом 10 - неподвижно, а с рычагом 8 с возможностью вращения, Подвижное коническое колесо 16 последующего звена эацеплено с неподвижным коническим колесом 19 предыдущего звена. Подвижное коническое колесо 17 предыдущего звена зацеплено с первым коническим колесом 18 последующего звена. Последующие звенья соединены аналогично (фиг, б),Датчики 29, 30 положения звеньев установлены на основании 1 и соединены с рычагами 25 и 27.Манипулятор работает следующим об 5 разом,При повороте звеньев 2 в заданное положение, например в плоскости чертежа -вверх (фиг. 2), в гидроцилиндр 5 подаетсярабочая жидкость под давлением, Шток 2410 гидроцилиндра 5 выдвигается и поворачивает рычаг 27 и коническое колесо 26 почасовой стрелке (если смотреть по стрелкеВ), так как они жестко соединены. Коническое колесо 26 поворачивает коническое ко 15 лесо 18 против часовой стрелки. Посколькуконическое колесо 18 жестко соединено скорпусом 15 первого звена 2, то оно поворачивается относительно основания 1 вокругоси 21 вверх. При повороте первого звена20 движение через шатун 12 передается на рычаг 10, так как рычаг 9 соединен с крестовиной 20 и остается неподвижнымотносительно основания 1. Рычаг 10 поворачивается против часовой стрелки. Рычаг 1025 жестко соединен с крестовиной 20 второгозвена 2, поэтомукрестовина 20 этого звенаповорачивается относительно первого звена против часовой стрелки, Крестовина 20поворачивает указанное звено относитель 30 но первого звена вверх вокруг оси 22.При повороте второго звена относительно первого вверх коническое колесо 16второго звена, находящееся в зацеплении сконическим колесом 19 первого звена, начи 35 нает поворачиваться обкатываться) по коническому колесу 19 против часовойстрелки благодаря тому, что коническое колесо 19 неподвижно соединено с первымзвеном, Соответственно поворачивается40 против часовой стрелки и рычаг 7 второгозвена, который жестко соединен с коническим колесом 16.Далее движение передается через шатун 11 второго звена на рычаг 8. Рычаг 845 второго звена вместе с коническим колесом17 (они жестко соединены) поворачиваетсяпо часовой стрелке относительно этого звена вокруг оси 22. Коническое колесо 17 этогозвена находится в зацеплении с коническим50 колесом 18 следующего, третьего, звена иповорачивает его против часовой стрелки,так как коническое колесо 18 жестко соединено с третьим звеном, то это звено поворачивается относительно второго звена55 вверх. оси 21. На следующие звенья движение передается аналогично. Таким образом последнее подвижное звено манипулятора повернется относительно неподвижногозвена на угол, равный сумме углов поворота каждого подвижного звена,Поворот звеньев в заданное положение (в плоскости чертежа - вниз) осуществляется аналогично, меняется только направление вращения.При повороте звеньев в заданное положение в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (вверх), манипулятор работает следующим образом.В гидроцилиндр 6 подается рабочая жидкость под давлением, шток 23 гидроцилиндра 6 втягивается и поворачивает рычаг 25 и крестовину 20 первого звена 2 против часовой стрелки (если смотреть по стрелке В), так как они жестко соединены, Крестовина 20 поворачивает первое звено относительно основания 1 вокруг оси 22 вверх в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, Так как звено 2 поворачивается относительно основания 1 вокруг оси 22, то коническое колесо 16 звена 2 поворачивается (обкатывается) относительно основания 1 против часовой стрелки благодаря тому, что коническое колесо 16 находится в зацеплении с коническим колесом 28, которое неподвижно .закреплено на основании 1. Рычаг 7 звена 2 также поворачивается против часовой стрелки, так как рычаг 7 жестко соединен с коническим колесом 16;Движение через шатун 11 звена 2 передается на рычаг 8., который вместе с коническим колесом 17 поворачивается по часовой стрелке (рычаг 8 и коническое колесо 17 соединены жестко). Коническое колесо 17 звена 2 находится в зацеплении с коническим колесом 18 второго звена 2 и поворачивает его против часовой стрелки (по стрелке В). Так как зубчатое колесо 18 неподвижно соединено с вторым звеном 2, то это звено 2 поворачивается относительно первого звена 2 вокруг оси 21 вверх в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (фиг. 2).Так как второе звено 2 поворачивается относительно первого звена 2 вокруг оси 21 вверх, то движение через шатун 12 второго звена 2 передается на рычаг 10, так как рычаг 9 жестко соединен с крестовиной 20 и остается неподвижным относительно первого звена 2. Рычаг 10 вместе с крестовиной 20 третьего звена 2(рычаг 10 и крестовина 20 соединены жестко) поворачивается против часовой стрелки. Крестовина 20 третьего звена 2 поворачивает третье звено относительно второго звена вверх вокруг оси 22 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа.нее звено 2 манипулятора повернетсяоносительно неподвижного звена на угол,равный сумме углов поворота каждого подвижнога звена.Поворот звеньев в заданное положениев плоскости, перпендикулярной плоскостичертежа, вниз осуществляется аналогично,меняется только направление вращения,При необходимости поворота последнего звена в плоскости, размещенной к плоскости чертежа под углом, не равным 90,штоки 23 и 24 приводов выдвигаются иливтягиваются одновременно. При этом подвижные звенья одновременно поворачи- .ваются вокруг своих шарнирных осей 21 и22,Датчики 29 и 30 положения звеньев соединены с рычагами 27 и 25 и снимают информацию о положении звеньевманипулятора. При повороте звеньев на заданный угол сигнал с датчиков поступает всистему управления роботом. Система управления подает сигнал на приводы и ониостанавливаются.На фиг, 7 изображен вариант манипулятора с креплением жестких элементов, прикотором рычаги поворачиваются в одну старану, В этом случае конфигурация руки приработе иная, чем в указанном варианте,5 10 15 20 25 30 Формула изобретения Манипулятор, содержащий шарнирно соединенные между собой звенья и кинематическую цепь привода изменения относительно положения звеньев в виде разветвленной на две параллельные ветви передачи, включающие в себя блоки с коническими зубчатыми колесами и конические зубчатые колеса, жестко связанные каждое с соответствующим звеном и входящие в зацепление с коническим зубчатым колесом соответствующего блока, оси блоков совпадают с осями шарнирного соединения звеньев между собой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования за счет использования жестких связей, блоки снабжены рычагами, установленными соосно с коническими зубчатыми колесами блоков и жестко связанными с последними, а каждая пара рычагов шарнирно соединена между собой дополнительно введенными шатунами, причем. оси, связывающие рычаги с шатунами, расположены параллельно оси конического зубчатого колеса блока,35 40 45 50 55 На следующие звенья 2 движение передается аналогично, Таким образом послед 1722807Спесивых Техред М,Моргентал Корректор Э,Лончаков Тираж Подписное. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5