Манипулятор модульного типа

(54) МАНИПУЛЯТОР МОДУЛЬНОГО ТИПА Изобретение относится к манипуляторам и может быть использовано в различных областях техники.Известны манипуляторы модульного типа Я, содержащие захватное устройство и, по крайней мере один оцнокоординат 5 ный модуль поворотного или прямолинейного перемещения, имеющий стыковочные элементы, позволяющие соединять модули цруг с другом последовательно10 в любом порядке и количестве.Недостатком известных устройств является то, что каждый модуль обеспечивает перемещение звеньев манипулятора по одной координате, а последовательное соединение однокоординатных модулей увеличивает вес конструкции и снижает технологические возможности манипулятора в цепом.С целью расширения технологических воэможностей манипулятор снабжен модулями с числом координат пеоемещений более одной, с независимыми приводами по каждой координате. Кроме того, он может бьггь снабжен дополнительным модулем - модулем руки, выполненным в вице сборки иэ конст руктивных блоков, в также снабжен модулем двойного качания, содержащим кор пус, сочлененные с ним с воэможностью вращения первый и второй рычаги, последних из которых соединен с первым с возможностью вращения относительно оси параллельной оси вращения первого рычага, и установленные на корпусе привода этих рычагов.На фиг. 1 показан модуль рукитна фиг. 2 - модуль двойного качвнищна фиг. 3 - пример выполнения кинематической схемы подвижности;на фиг. 4- то же, с двумя степенями подвижности на фиг. 5 - то же, с одной степенью под вижностщна фиг. 6-9 - варианты компоновок манипулятора модульного типа.Манипулятор модульного типа содеркиз ряд модулей.Модуль руки (см, фиг. 1) содержит териводные двигатели 1 с рецукторами 3,7630 блоки 3 кинематической развязки, концентрическ 1 ге валы 4, конический дифференциал 5, элемент 6 стыковки с захватным устройством 7, а также элемент стыковки 8 с другими модулями, свя 5 занный например, с блоком 3 кинематической развязки или с другими блоками. На фиг. 3-5 изображены приме ры выполнения кинематической схемы1модуля руки манипулятора из перечисленных блоков с различным числом степеней подвижности. При этом на фиг. 3 изображен модуль 9 руки с тремя степенями подвижности, содержащий три приводных двигателя 1 с редукторами 2, па раллельно соединенных с двумя последовательно соединенными блоками 3 кинематической развязки, концентрические валы 4, связывающие блоки 3 кинематической развязки, конический дифференциал 5 с элементом 6 стыковки захватного уст. - ройства 7. На фиг. 4 изображен модуль 10 руки с двумя степенями подвижности, содержащий два двигателя 1 с редукторами 2, связанный с ними один блок 3 кинематической развязки, связанный концентрическими валами 4 коническим дифференциалом 5 с элементом 6 стыковки захватного устройства 7. На фиг, 5 изобра;- жен модуль 11 руки с одной степенью подвижности, содержащий послеаовательно соединенные двигатель 1, редуктор 2, вал 4 с элементом 6 стыковки захватного устройства 7.Модуль 12 двойного качания (см. фиг. 2) содержит корпус 13, сочлененный с ним с возможностью вращения первый рычаг 14, второй рычаг 15 с элементом 16 стыковки, сочлененный с первым с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения первого рычага; установленные на корпусе 13 привод 17 первого рычага и привод 18 второго рычага, включающий передачу 19, например цепную, ось вращения ведущей звездочки 20 которой совпадает с осью вращения первого рычага 14, а ведомая звездочка 21 жестко связана с вторым рычагом 15. Модуль 12 двойного качания имеет унифицированные стыковочные элементы 8 и 16.Кроме модулей 9,10 и 11 руки манипулятора двойного качания манипулятор может содержать также одно- координатные модули, а именно: модуль 22 поворота относительно вертикальной оси модуль 23 поворота относительно горизонтальной оси, модуль 82 424 прямолинейного вертикального перемещения и модуль 25 прямолинейпого горизонтального перемещения. Каждый изэтих модулей имеет унифицированные стыковочные элементы 8 и 16,Модули могут стыковаться между собой в различных, послеаовательностях иоснащаться захватными устройствами.. При этом унифицированный стыковочныйоэлемент 8 одного модуля стыкуется состыковочным элементом 16 другогомодуля, а захватное устройство 7 стыкуется с элеменгом стыковки 6 одной из рук. Соединения модулей в раз 5личных последовательностях и количествах позволяют получить различныекомпоновки манипуляторов модульноготипа. На фиг. 6-9 показаны примерыкомпоновки манипуляторов из трех и20четырех модулей, работающих в различных системах координат.Последовательное соединение мопуля 24 прямолинейного вертикального25 ,, перемещения, двух модулей 25 прямолинейного горизонтального перемещенияи однокоораинатного модуля 11 рукипозволяет получить манипулятор с четырьмя степенями свободы, захватное устройство 7 которого перемешаетзося в прямоугольной системе координати имеет одну ориентирующую степеньсвободы (фиг. 6),Последовательное соединение модулей 24 прямолинейного вертикального35перемещения, модуля 22 поворота, модуля 25 прямолинейного горизонтального перемещения и двухкоординатногомодуля 10 руки позволяет получить компоновку манипулятора с 5-ю степенямисвободы, захватное устройство которогоперемешается в цилиндрической системе,координат (фиг. 7). Применение модуля10 руки позволяет иметь аве ориентирующие координаты практически без уве 45личения момента инерции, действующегона привод модуля 22 поворота, так какосновные элементы привода находятся взадней части руки, т.е. вблизи от осивращения, а находящаяся на большом радиусе кисть манипулятора мало изменяетсвою массу по сравнению с однокоординатным вариантом руки. То же самоеможно сказать о компоновке манипулятора(фиг. 8), в которой последовательно сое 55аинены модуль 22 поворота относительновертикальной оси, модуль 23 поворота относительно горизонтальной оси, модульФ25 прямолинейного перемешенияи трех763082 5координатный модуль 9 руки. В результате получена компоновка манипулятора с шестью степенями свободы, захват ное устройство которого перемещаетса в сферической системе координат и имеет, 5 возмакность универсального ориентирования относительно.,трех взаимно перпендикулярных осей. В этом манипулаторе масса кисти практически равна массе кисти с двух координатным модулем 10 10 и поэтому моменты инерции, действующие на приводы модулей 22 и 23, изменяются мало, и, таким образом, динамические качества манипулятора с универсальной ориентирующей способностью правтически не отличаются от динамических качеств манипуляторов с одной ориен-тирующей степенью свободы. Иа фиг, 9 показана компоновка манипулятора мьдульного типа, полученная последовв тельным соединением трех модулей: модуля 22 поворота, модуля 12 двойного качания и трехкоординатного модуля 9 руки. Манипулятор, также как и предыдущий, имеет шесть степеней свободы 25 и универсальную ориентирующую способ, ность, но в отличие от него не имеет в своем составе механизмов прямолинейного перемещения, что позволяет создать более компактную и, следовательно, бо лее динамическую конструкцию. При этом модуль 9 руки манипулятора, жестко связанный с вторым рычагом 15 модуля двойного качания, сох.раняет воэможность поступательного движения, которое осуществляется при работе привода 17 первого рычага 14, в то время, когда привод 18 второго рычага 15 заторможен. При этом второй рычаг 15,перемещаясь вместе с первым рычагом14, не меняет своей ориентации благодаря наличию передачи 19, так какпроисходит поступательное перемещениемодуля 9 руки и захватного устройства7 манипулятора. формула изобретения 1. Манипулятор модульного типа,содержащий захватное устройство и, покрайней мере, один опнокоординатныймодуль поворотного или прямолинейногоперемещения, имеющий стыковочные элементы, о т л и ч а ю,щ и й с а тем,что, с целью расширения технологических возможностей, он снабжен модулямис чйслом координат перемещений болееодной, с неэависимьпе приводами покаждой координате.2. Манипулятор по и. 1, о т л и -ч а ю щ и й о я тем, что, он снабжендополнительным модулем - модулем руки,выполненным в виде сборки иэ конструктивных блоков.3. Манипулятор по п. 1, о т л ич аю щи йс я тем, что, онснабженмодулем двойного качания, содержащимкорпус, сочлененные с ним с возможностью вращения первый и второй рычаги,последний иэ которых соединен с первымс воэможностью вращения относительнооси, параллельной оси вращения первогорычага, и установленные на корпусе привода этих рычагов.Источники инфор мации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент фРГ % 2301423,кл. В 25 Х 3/00, опублик. 1974,763082 оставитель В. Ушакове е . Гав он Ко екто/5 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аз 6200/12 Тираж 1033 ВН ИИПИ Государственно по делам иэобретени 113035, Москва, Ж, Подписное о комитета ССС и открытий Раущская набд.