SU1220781A1 - Рука манипул тора - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к робото- и .via- нипул торостроению и может быть исполь- :i{)ii;iMo в исполнительных органах манипул торов и роботов.

Одной из основных проблем в этой об- ..lacTn Я 5лиетс  нроблема создани  испол- и(телькых органов, приближающихс  по своим параметрам к параметрам руки человека.

Цель изобретени  - увеличение надежности работы руки манипул тора путем улучшени  герметизации шарниров.

Указанна  цель достигаетс  за счет рациональной взаи.мосв зи движений, котора  гюзвол ет исключить зубчатое зацепление венцов, контактирующих с внешней средой.

На фиг. 1 показана кинематическа  схема руки манипул тора; на фиг. 2 - схема кинематической взаимосв зи движений звеньев руки манипул тора.

Устройство содержит полые звень  1-3, соединенные шарнирами 4 и 5, каждый из которых состоит из двух полых промежуточных эле.ментов 6. Внутри полых звеньев расположены трубчатые валы, оканчивающиес  ведомыми 7 и ведущими 8 зубчатыми колесами. По ос м цапф 9-12,  вл ющихс  ос ми поворота звеньев, расположены сателлитные зубчатые колеса 13, которые трубчатыми валами жестко состыкованы с ведущими 14 и ведомыми 15 цилиндрическими зубчатыми колесами, расположенными в полых промежуточных элементах 6. Ведущие 8 и ведомые 7 зубчатые колеса каждого трубчатого вала вход т в зубчатые зацеплени  с сателлитами, расположенными с разных сторон от продольной оси полых звеньев, образу  передаточные отнощени  между сателлитами каждой кинематической цепи равные +1.

Сателлиты 13 в цапфах 9 и 11 жестко состыкованы с корпусами предыдущего и последующего промежуточных элементов, а трубчатые валы, подвод щие движени  этим сателлитам, - через цилиндрические передачи , имею1цие передаточные отнощени  -|-1, замкнуты на корпуса предыдущих промежуточных элементов, первый из которых св зан с осрюванием 16.

Подвод движений к звень м осуществл етс  через входные зубчатые колеса 17-20 (причем зубчатые колеса 17 трубчатыми валиками жестко состыкованы с полым звеном 1).

Устройство работает следующим образом.

При вращении входных зубчатых колес 17 в какую-либо сторону полое звено 1 поворачиваетс  относительно оси расточки основани  16. Если в это врем  приводы других подвижных звеньев остановлены (зубчатые колеса 17-19 неподвижны), то ведомые конические колеса 7 обкатываютс  по своим сателлитам, привод  во вращение трубчатые валы и ведущие зубчатые колеса 8. Так как передаточные отнощени  между сателлитами каждой цепи равны -}-, то сател

0

0

0

5

0

5

ЛИТЫ 13 цапфы 9 синфазно с промежуточными элементами 6 поворачиваютс  в противоположную повороту звена 1 сторону на тот же угол.

При повороте предыдущего звена последующие промежуточные элементы и полые звень  совершают плоскопараллельные движени  в некоторой неподвижной системе координат. Очевидно, что при повороте звена 2 последующие про.межуточные эле.менты и полые звень  также совершают плоскопараллельные движени  и т. д,

Таким образом, заложенный принцип взаимосв зи движений обеспечивает плоскопараллельные перемещени  звеньев исполнительного органа.Аналогична  картина происходит при повороте промежуточных элементов 6 относительно осей цапф 9 и 11. Если при повороте промежуточных элементов затормозить ведущие цилиндрические колеса 14, то ведомые колеса 15 будут отрабатывать в противоположную сторону угол поворота промежуточных элементов, причем эти углы но величине одинаковы, если передаточные числа цилиндрических передач равны +1. При повороте промежуточных элементов последующие звень  также совершают плоскопараллельные перемещени . Этим обеспечиваетс  наиболее рациональна  силова  взаимосв зь движений между приводами.

На фиг. 2 изображена схема взаимосв зи движений такого шарнирного соединени . Схема дополнена (по логике взаимосв зи ) четвертым звеном и третьей парой промежуточных элементов. При изображении схемы параллельные кинематические ветви заменены одинарными. Схема взаимосв зи указывает между собой относительные (собственные) движени  приводов и их кинематических элементов (горизонтальные линии) и переносные (налогаемые кинематической взаимосв зью) движени  (вертикальные линии). Элемент сравнени  на схеме представл ет передачу движени  от одного кинематического звена другому, причем если движение следует через зачерненный сектор, то происходит пере.мена знака движени . Если в элементе сравнени  использован только один вход, это значит, что переносное (или собственное) движение в кинематической структуре заложено, но не используетс .

На фиг. 2 обозначено: Й|,Й2,Оз,Г1( - частоты Ефащени  входных зубчатых колес 17, 18, 19 и 20; Qi ,Q2,i,i( - угловые скорости изгиба звеньев; f2i i,Q&2,3 - подразумеваемые , но не использованные входы движений силовых водил; ,2,з - угловые скорости силовых водил.

Введение условных входов движени  Ш|, позвол ет описать движение системы матричным уравнением вида 7

г С|- ц|

где С и С - пр ма  и обратна  квадратные матрицы кинематической взаимосв зи движений.

Знание матриц С и позвол ет легко определить силовую вза имосв зь движений . Эти уравнени  имеют вид

М См|М М (СмГ М, где С« { С - } о

См ( - пр ма  и обратна  матрицы силовой взаимосв зи движений;

- транспонированна  матрица;

й;уМ;0 ;М - векторы-столбцы входных и выходных скоростей и моментов.

Характер силовой взаимосв зи раскрываетс  следующим образом. Уравнение взаимосв зи только дл  моментов, воспринимаемых приводами, составленное на основании схемы фиг. 2, имеет вид

Ml

М.з

М4

О

О О

MI M. м

.

°|

0100

1010

о -1 о у

Из этого уравнени  следует, что силова  взаимосв зь существует в отдельности между приводами дл  четных и нечетных звеньев. Причем приводы последующих звеньев помо- гают преодолевать нагрузку приводам предыдущих .

Изображенна  на фиг. I кинематическа  с.хема позвол ет осуществить повороты звеньев только в одной плоскости. Однако при развороте силовых водил на 90 можно получить повороты и во взаимно перпендикул рной плоскости, а следовательно , обслуживать объем рабочей зоны.

19 18

16 п

(3

Составитель А. Позн к

Редактор Н. КиштулинецТехред И. ВересКорректор С. Черни

Заказ 1518/11Тираж 1030Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая полые основные звенья, соединенные с помощью шарниров, включающих в себя два симметрично расположенных относительно продольной оси звеньев полых промежуточных элемента с двумя параллельно расположенными цапфами, каждая из ко- торых установлена в соответствующих расточках смежных основных звеньев, и приводы относительного поворота звеньев, включающие в себя двигатели и параллельные кинематические цепи, расположенные внутри полых звеньев и промежуточных элементов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения надежности работы за счет улучшения герметизации шарниров, кинематические цепи состоят из двух групп, первая из которых последовательно связывает корпуса предыдущего и последующего промежуточных элементов, причем первый промежуточный элемент связан с основанием, а вторая группа связывает двигатели привода с соответствующими полыми звеньями, при этом передаточные отношения кинематических цепей всех групп равны 4-1.

   >