Механическая рука промышленного робота Советский патент 1986 года по МПК B25J9/04 B25J17/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторостроению, и предназначено для усовершенствования механических рук промышленных роботов, используемых для автоматизации основных и вспомогательных операций.

Цель изобретения - повышение производительности манипулятора путем уравнове шивания кинетических моментов звеньев относительно осей их вращения.

На фиг. 1 показана расчетная схема; на фиг. 2 - кинематическая схема механической руки; на фиг. 3 - вариант установки роторов.

Для достижения указанной цели в механических руках, структуры которых содержат более трех вращательных кинематических пар с последовательно перпендикулярными осями, необходимо обеспечить

а.Статическую балансировку всех звеньев, кроме первого, относительно осей присоединяющих шарниров (с учетом присоединенных масс последующих звеньев);

б.Равенство друг другу центральных осевых моментов инерции звеньев (начиная со звена, ось вращения которого перпендикулярна оси вращения первого звена) относительно осей, перпендикулярных оси присоединяющего шарнира, так же с учетом присоединенных масс последующих звеньев;

в.Равенство друг другу всех трех главных центральных моментов инерции звеньев, начиная со звена, ось вращения которого имеет переменный угол с осью вращения первого звена;

г.«Нулевой кинетический момент (упомянутый в в) звеньев относительно оси, связанной с предыдущим звеном.

Необходимость выполнения этих условий для устранения динамического взаимовлияния приводов следует из схемы, показанной на фиг. 1, где первые два подвижных звена представляют собой жесткие невесомые стержни с сосредоточенными по краям массами ГП и Ш2, а третье звено - твердое тело массы Шз, имеющее ось симметрии в плоскости, перпендикулярной третьей вращательной паре. С третьим звеном связана система декартовых координат (озхзузхз) с началом в центре масс звена. Ось уз направлена вдоль оси симметрии звена, ось 2з параллельна оси третьей кинематической пары, ось хз дополняет систему. Обозначив через рз - расстояние от оси шарнира до центра масс третьего звена; 1, 1у, L - центральные моменты инерции третьего звена; qi, q2, Яз - относительные углы поворота звеньев в шарнирах, кинетическая энергия третьего звена Тз определяется формулой

Тз (ft -f facosqa -f

+ p3cosq2cosq3) + plsin qa + + q2(f2 + p3Cosq3) + 2qiq2(f2 + +/03Cosq3)P3sinq2Cosq3 -f qipi + -f- 2qiq3 (t -f f2cosq2)p3cosq3 -f- -f p3C03q2 j + -y I;,(qisinq2sinq3 -f + q2cosq3) + I,,(qisinq2cosq3 - - iq2Sinq3) + I3(qicosq2 + q3)J

Из формулы видно, что для того, чтобы кинетическая энергия всей системы не зависела от положения последнего звена и, следовательно, инерционные нагрузки на приводы первого и второго звеньев не зависели от положения третьего звена, необходимо выполнение по отнощению к третьему звену

J условия (а) и (б): рз О и 1 у.

Кроме того, для того, чтобы упомянутые нагрузки не зависели от скорости (4з) третьего звена, необходимо выполнение условий (б); Ij; 1, 1 и (г) равенства нулю выражения 2Uqiq3COsq2. Если выполнение ус0 ловия (0) требует установку дополнительных уравновещивающих масс вдоль оси z, то для выполнения условия (г) следует вводить в систему механизм с уравновешивающими маховиками.

5 Механическая рука промышленного робота состоит из основания 1, последовательно соединенных с помощью вращательных пар звеньев 2-4 с соответствующими приводами 5-7 их вращения, тросовой передачи 8, уравновещивающих масс 9 и 10

0 звена 3, уравновещивающих масс 11 и 12 звена 4, уравновешивающих поворотных дисков 13 и 14 звена 4 и кинематической передачи 15, связывающей диски 13 и 14 с звеньями 3 и 4.

Вариант установки уравновешивающих дисков-роторов показан на фиг. 3, где в качестве дополнительных установленных уравновешивающих роторов использованы ротор 16 приводного двигателя и генератор 17 волн волнового редуктора 18, установленные в шарнире уравновешивающего звена и связанные с ним отрицательным передаточным отношением.

Механическая рука работает следующим образом.

5

Уравновещивающие массы 9-10 и 11 -

12 подбираются таким образом, чтобы удовлетворить как условиям (а) статического равновесия звеньев 3 и 4, так и условиям (б) равенства осевых моментов инерции

0 этих звеньев. Массы и моменты инерции уравновешивающих дисков 13-14 выбираются из условий (в) и (г) равенства друг другу всех трех главных моментов инерции звена 4 и равенства друг другу кинетических моментов относительно оси вращения зве5 на 4 с уравновещивающими массами II -12 и уравновешивающих дисков 13-14, причем привод уравновешивающих дисков 13-14 осуществляется за счет специально органи0

зованной цепи 15 кинематической связи звеньев 3 и 4, а направление вращения дисков 13-14 противоположно направлению

вращения звена 4. При такой настройке приводы не испытывают взаимных динамических влияний через механическую руку.

ГЗ

17

18

Составитель Ю. Вильчинский Техред И. ВересКорректор

Тираж 1030Подписное

Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,

Редактор Н. Киштулинец Заказ 1518/11

вниипи

. 3