Копирующий манипулятор

(23) ПриоритетОпубликовано 30. 01 . 82. Бюллетень И 4Дата опубликования описания 30. О 1. 82 В 25 1 3700 Гавударствеай квинтет 61 но делаи нзаб 1 гетеннй н вткрцтнй(72) Авторы изобретения А,И. Корендясев, Б.Л. Саламандра и Л.И. Тыве Государственйый научно в исследовательск инс ит машиноведения им, акад. А.А, Благонравова г 1) Заявитель(54) КОПИРУЮЩИЙ МАНИПУЛЯТО ся как минимум две тросовычто снижает надежность ко ветви,рующего строению вершенств манипулят Цель и дежности,5а, бретения - повышение наольэуемых еских опе я цель достигается тем м натяжения тросовых п Указанначто механиз редач выполнен в виде расположенныхна осях шарниров дополнительных направляющих роликов и дополнительнойтросовой ветви, охватывагащей дополнительные направляющие ролики, причем указанная тросовая ветвь закреплена концами на барабанах конечных звеньев исполнительноирукКроме того, положенительнол тросовой ветно дополнительных ролируки обратно положениюветви относительно доп и задающе роликов исполнительнои Манипулятор может б расположенными в барабэобретение относится к машинои предназначено для усоования механических рук, исдля выполнения технологираций в горячих, радиоак, тивных и других зонах, опасных дляздоровья оператора,Наиболее близким к предлагаемомуо технической сущности и достигаемому эффекту является копирующийманипулятор, содержащий установленные на основании кинематически подобные задаюшую и исполнительнуюруки, составленные из шарнирно соединенных звеньев и тросовых передач,проходящих через систему установленных на осях шарниров направляющихроликов и прикрепленных концами кбарабанам, жестко связанным с одноименными звеньями исполнительной и задающеи рук, а также механизмнатяжения тросовых передач 1.13В известном манипуляторе для ивода каждой степени свободы требуг ние части дополви относителт; ков задающейчасти этой олнительныхруки,гть снабжен анах муфтами.На Фиг. 1 показана схема копирующего манипулятора; ня Фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на Фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 - установка упругого элемента механизма натяжения приводных цепей копирующего манипулятора, первый вариант;на Фиг. 5 - то же, второй вариант.Копирующий манипулятор содержит две кинематические подобные руки (задающую и исполнительную), подвешенные на основании 1. Задающая рука составлена из шарнирно соединенных звеньев 2-7, Исполнительная рука имеет аналогичные по размерам и положению звенья 8-13. Звенья 2 и 8 шар нирно укреплены на основании 1. Ис- полнительная рука на конечном звене 13 содержит захват 14 (привод захвата не показан), в задающей руке на соответствующем звене 7 установлена рукоятка 15 с кнопкой 16 управления захватом 14.Для передачи движения от звеньев 2-7 задающей руки к соответствующим звеньям 8-13 исполнительной руки в конструкции применены тросовые передачи, Привод каждой пары соответствующих звеньев выполнен по единому прин ципу: с каждым из звеньев соответ. - ствующей пары жестко связан свой барабан, установленный на оси вращения звена. Приводной трос пары закреплен своими концами на этих барабанах и уложен (обвивает) на направляющие роли ки, установленные с возможностью свободного вращения на осях промежуточных звеньев. Так, привод звеньев 2 и 8 обеспечивается приводным тросом 17, закрепленным на барабане 18 звена 2 задающей руки и барабане 19 исполпительной руки. Привод звеньев 3 и 9 осуществляется тросом 20. Он закреплен соответственно на барабанах 21 и 22 звеньев 3 и 9 и обвивает направ.ляющие ролики 23 и 24, установленные с возможностью свободного вращения на осях поворота звеньев 2 и 8. Следующая пара звеньев 4 и 1 О приводится тросом 25, закрепленным на барабанах 26 и 27 и направляющих роликах 28-31Звенья 5 и 11 связаны тросом 32, уложенным на барабанах 33 и 34 и роликах 35-40. Звенья 6 и 12 приводятся тросом 41, закрепленным на барабанах 42 и 43 и направляющих роликах 44-51. И, наконец, звенья 7 и 13, выполненные в виде барабанов, приводятся тросом 52, концы которого закреплены на этих бярябалях, Трос 52проходит через все звенья задающей и исполнительной рук, обвивая направляющие ролики 53-64.Б отличие от звеньев задающей руки ведомые барабаны звеньев исполнительной руки оснащены муфтами 65-70, обеспечивающими наладочный повороткаждого звена руки относительно соответствующего барабана.Для выборки зазоров люфтов в шарнирах звеньев и натяжения всех приводных тросовых передач копирующий манипулятор снабжен механизмом катя 15 жения тросовых передач, выполненнымв виде дополнительной тросовой ветви 71, закрепленной на барабанах конечных звеньсв 7 и 1 з ив долнительной и задающей,ук и яоьколу:,г - .1 ъпьвнаправляющих ро,иков 72-о 4, обвивяс -мых дополнитель,ой тросовой ветвьюи установленных с возможностью свободногс вращени, яд осях поворотазвеньев.Приводные тросы 17 д 20, 25, 32,.4 и 52 звеньев и дополни. в т в ;.яя тросовал ветвь 7 ,становлены тяк, чтоотносительно осей шарниров на задающей руке обратно их положении ня исполн;тельной. Напр,;:ер, если гриводные грось .-.я. зядя.сщей руке подходят к направляющим ро;пикам и барабанам снизу относительно осей шарниров (фиг, 1), то ня исполнительной руке .е же тросы подходят к направляющим роликам и барабанам соответствующих звеньев сверху Для достижения такого взаимного расположения тросов ня звене 8 исполнйтельной руки установлена ось 85 с паразитными роликами 86-90, изменяющими положение гриводных тросовых ветвей,. и роликом 79, изменяющим положедние дополнительной тросовой ветви 71.Звено 8, жестко связанное с осью шарнира, имеет барабан 19, связанный с осью муфтой 65 (Фиг. 2), На барабане 19 укреплен один конец троса 17. Все остальные ролики 24, 30, 38, 48 и 59 являются направляющими для приводных тросов 20, 25, 32, 41 и 52 и установлены с возможностью свободного вращения на оси поворота звена 8, Направляющий ролик 78 обвивается дополнительной тросовой ветвью 71. Барабан 22 для приводя звена 9 шарнирно связан с последним через муфту 66, а направляющие ролики 31, 39, 49, 60 и 80 оовивяются при 901045приводиь 1 ми и натяжнымй тросами 1 фиг. 3).Все.шарниры звеньев обеих рук имеют аналогичную конструкцию. При этом количество направляющих роли ков уменьшается с приближением звена к концу руки. Отличием шарниров исполнительной и задающей рук является отсутствие на задающей руке муфт. муфт, допускающих наладочный пово О рот звена относительно барабана. На задающей руке барабаны непосредственно жестко связаны с соответствующими звеньями, В разрыв дополнительной тросовой ветви 71 включено натяжное устройство 91,На Фиг. 4 и 5 показаны варианты выполнения устройства натяжения. По первому варианту (расстоянйе между направляющими роликами 77 и 78 боль О ше хода троса 71), можно обеспечить натяжение всех элементов привода общих рук включением упругого элемента 92 в разрыв троса 71 (Фиг. 4). Если указанное условие не выполняется, 25 то, пропустив трос 71 через два неподвижные ролика 93 и 94 (Фиг. 5) и подпружиненный упругим элементом 92 ролик 95, обеспечивают натяжение всех элементов привода обеих рук. ЗО 3 о втором ьарианте (Фиг. 5) для патяжения приводных цепей можно использовать вместо упругого элемента 92 силу подвешенного груза.35Копирующий манипулятор работает следующим образом.Оператор за рукоятку 15 перемешает звенья 2-7 задающей руки в пространстве в соответствии с выполняемой технологической задачей. При повороте звеньев данной руки на их барабаны наматываются или сматываются с них приводные тросы 17, 20, 25 32 и 41. Вследствие натяжения всех45 приводных передач дополнительной тросовой ветвью 71 и упругим элементом 92 с барабанов звеньев исполнительной руки приводные тросы будут соответственно сматываться или нама 5 О тываться. При этом вследствие равен ства диаметров барабанов и роликов, установленных на парных звеньях обеих рук, углы поворота каждой пары звеньев исполнительной и задающей рук будут одинаковы. Таким образом ка кое бы перемещение задающей руке не сообшрл оператор, оно будет повторено исполнительной рукой. Важно отметить, что в предлагаемой схеме при любых, траекториях движения звеньев задающей и исполнительной рук длина .растяжения упругого элемента 92 остается без изменения. В результате, натяжение в приводных цепях всегда будет постоянным. Муфты 65-70 используются при наладке копирующего манипулятора. Они необходимы либо для устранения рассогласования в положении соответствующих пар звеньев, либо для введения требуемого рассогласования.Предлагаемый копирующий манипулятор имеет шесть степеней свободы и вместо шести натяжных устройств и шести тросовых передач он имеет всего одно натяжное устройство и оцну общую натяжную тросовую ветвь. Это существенно повышает его надежность и, кроме того, упрощает конструкцию копирующего манипулятора.Формула изобретения1. Копирующий манипулятор, содержащий установленные на основании кинематически подобные задающую и исполнительную руки, составленные из шарнирно соединенных звеньев и тросовых передач, проходящих через систему установленных на осях шарниров направляюших роликов и прикрепленных концами к барабачам, жестко связанным с одноименными звеньями исполнительной и задающей рук, а также механизм натяжения тросовых передач, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, механизм натяжения тросовых передач выполнен в виде расположенных на осях шарниров дополнительных направляющих роликов и дополнительной тросовой ветви, охватывающей дополнительные чаправляющие ролики,причем указанная тросовая ветвь закреплена концами на барабанах конечных звеньев исполнительной и задающей рук.2, Манипулятор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что положение части дополнительной тросовой ветви относительно дополнительных роликов задающей руки обратно положению части этой ветви относительно дополни:ельных роликов исполнительнойруки.81. ЧегйцС 1. Ас 1 чапсе оЕ Ье пеи МАГогсе геГ 1 ес 1 пц еап 1 рц 1 аСог з 1 зйещ. 5 есопд 1 пйегпай 1 опа 1 С 5 МГТОММ. 51 проз 1 ца. ТЬогу апд ргас 11 с оГ гоЬ)1 я ап 0 рап 1 рц 1 аогв.Иагьаи, 1976, р. 307-322. 7 9010453. Манипулятор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен расположенными в барабанах муфтами. 1Источники информации, 5 принятые во внимание при зкспертиэеЖМОТА РутрЯ Составитель С, Новик тор Н, Чубелко Техред А. Савка 11 Тираж. 1081рректор Л, Дзчтко Подписное ударственного комиизобретений и огсква ЖРаушс /5Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о дела 035 Ио Филиал Заказ 12266/ ВКИИПИ Г