Рука манипулятора Советский патент 1986 года по МПК B25J1/02 B25J18/00 

Изобретение относится к робототех нике и предиязначимо для использования в конструкциях роботов с большим числом степени подвижности. Целью изобретения является повыше ние точности позиционирования за счет уменьшения взаимного влияния приводов, что обеспечивается проводкой гибких тяг через цилиндрические прухины без их изменения в длине при повороте любого звена руки манипулятора. На фиг.1 изображена кинематическая схема руки манипулятора; на фиг.2 шарнир руки манипулятора, обший вид; на фиг.3 - сечение А-А на фиг,2; на 1})иг.4 - рабочее положение руки манипулятора. Рука манипулятора содержит подвю ные звенья 1 - 3, соединенные меж ду собой вращательными кинематически ми парами - шарнирами 4 и 5. Звено 1 соединяется с неподвижным звеном, например основанием 6 через шарнир 7 Каждое подвижное звено имеет попереч ную планку, жестко связанную со звеном. Звено имеет поперечную планку 8, звенья 2 и 3 - соответственно поперечные планки 9 и 10. Приводы каждого из подвижных звеньев расположе- ны на основании (не показаны). Движе ние с приводов на звенья передается через гибкие тяги, например тросики. При этом один конец каждой тяги закреплен на выходном элемента привода, а другой - на приводимом в движение звене. Каждое звено приводится в движени от двух гибких тяг, обеспечивающих прямое и обратное движение звена. . Звено I приводится в движение тягами 11 и I2j перекинутых через направляю щие блоки 13 и 14. Концы тяг 11 и 12 закреплены неподвижно на противоположных краях поперечной планки 8. Звено 2 приводится в движение тягами 15 и 16, перекинутых соответственно через направляющие блоки 17 и 18. Концы тяг 15 и 16 укреплены неподвиж но на противоположных краях попереч ной планки 9. Звено 3 приводится в движение через тяги 19 и 20, перекинутых через направляющие блоки 21 и 22. Все направляющие .блоки 13,14,17, 18,21 и 22 установлены на основании 6 с возможностью вращения. Шарниры 7 и 4 снабжены винтовыми пружинами 23 и 24. Витки пружины 23 202 и 24 выполнены полыми. Продольные оси пружин СООС.НЫ продольным осям звеньев. Продольная ось 25 пружины 23 (фиг.2) соосна продольной оси 26 звена 6 и продольной оси 27 звена 1. Крайние витки 28 и 29 пружины 23 неподвижно закреплены на звеньях 6 и 1. Крепление витков 28 и 29 к звеньям 6 и 1 обеспечивается через клеммовые зажимы 30 и резьбовое соединение 31 (фиг.З). Клеммы соединяются с витками через пластины 32, жестко связанных с клеммой и с витками, например сваркой. Пружина 24 установлена аналогично пружине 23. Тяги 15,16,19 и 20 огибают соответственно блоки 17,18,21 и 22 и после этого проходят через полость по винтовой пружине 23 от неподвижного витка 28 до неподвижного относительно звена I витка 29, Внутри полости витков пружины тяги отделены друг от друга наполнителем 33, разделяющим тяги одна от другой и от стенок витков пружины 23. Наполнитель 33 обеспечивает малый коэффициент трения при движении тяг относительно пружины 23. Неподвижный виток 29 имеет два выходных отверстия 34 и 35, расположенных симметрично (диаметрально) относительно продольной оси 27 звена I, Через сечение отверстия 35 из витка пружины выпущена тяга 16, обеспечивающая вращение звена 2, по направлению движения часовой стрелки относительно звена 1. Через сечение отверстия 34 вьтускаются тяги 15, 19 и 20. Тяга 15 направлена к краю поперечной планки 9 и обеспечивает вращение звена 2 относительно звена 1 против часовой стрелки. Тяги I9 и 20 направлены параллельно одна другой к входному сечению пружины 24. Пружина 24 выполнена аналогично пружине 23 и обеспечивает пропуск через полые витки тяг 19 и 20, Тяги 19 и 20 вьшодятся через сечения, расположенные симметрично относительно продольной оси звена 2. Тяги внутри полых витков пружин расположены на одинаковом удалении одна от другой и от стенок пружин на всей ее длине. При выключении привода тяг, положение выходного элемента привода, на котором закреплен конец тяги, фикси3руется относительно неподвижной опоры тормозом (не показан). Рука манипулятора работает следую щим образом. При необходимости изменят положение третьего звена, например, за сче поворота звена 1 относительно звена 6 против часовой стрелки, звена 2 от носительно звена I по направлению движения часовой стрелки и звена 3 относительно звена 2 против направле ния движения часовой стрелки. Положе ние исходное для начала движения изображено на фиг,1. Для обеспечения поворота звена относительно неподвижного основания 6 против часовой стрелки включают привод тяги II, сообщая ей движение. При этом одновременно тяга 12 свобод но без натяжения отпускается. Под действием движущейся тяги 11, конец которой закреплен на планке 8 звено 1поворачивается в шарнире 7 против часовой стрелки, до достижения задан ного угла поворота, после чего привод тяги I1 выключают. При повороте звена I, приводы тяг 15, 16 и 19, 20 выключены, при этом положение звена 2относительно звена 1 и звена 3 относительно звена 2 остается неизменным. Поворот звена 1 сопровождается изгибом пружины 23, расстояние между аналогичными точками соседних витков со стороны блока 13 уменьшается, а со стороны блока 14 увеличивается. В результате этого суммарная длина пружины остается неизменной, а следо вательно, и суммарная длина каждой тяги, расположенной внутри полой пру жины 23, не меняется. Расстояние от входного сечения неподвижного витка 28 до направляющих блоков неизменно. Поворот звена I относительно основания 6 не приводит к изменению длин тяг 15, 16 и 19, 20,а, следовательно, и нет необходимости включать при воды тяг, не участвующих в данный мо мент в передаче движения звеньям 2 и 3. Для поворота звена 2 относительно звена I включают привод тяги 16, при этом тяга 15 свободно перепускается. Под действием движущейся тяги 16, один конец которой закреплен на попе речной планке 9, звено поворачивается в шарнире 4 по часовой стрелке. При этом расстояние между аналогичными точками витков пружины 24, распело-204женными под mapfiHpoM 4, хменьиается, а между идентичньми точками яитков, расположенными над шарниром, увеличивается. Суммарная длина пружины при этом остается неизменной и следовательно, и длина каждой тяги в отдельности 19 и 20 не изменяется. Благодаря этому, положение звена 3 относительно звена 2, при повороте последнего относительно звена I неизменно. Движение тяги 16 по внутренней поверхности витков пружины 23 не изменяет ее положения и конфигурации, так как силы трения скольжения незначительны благодаря наполнителю 33 и, кроме того, силы трения направлены вдоль витков пружины, имеющей в этом направлении повьшенную жесткость. Поворот звена 3 относительно звена 2 по часовой стрелке, обеспечивается включением привода тяги 19, один конец которой закреплен на поперечной планке 10. Привод тяги 20 при этом также включают, направление вращения выходного элемента привода обеспечивает свободное без натяжения движение тяги 20. Тяги 19 и 20 движутся относительно пружин 23 и 24, не изменяя их положение и форму. Вьтолнение шарниров руки манипулятора, снабженными цилиндрическими пружинами с полыми витками, продольные оси которых соосны продольным осям звеньев, а крайние витки за реплены неподвижно на звеньях, соединенных шарниром, и кроме того, тяги привода звеньев проходящими через полые витки пружин предыдущих щарниров, позволяет обеспечить пропуск тяг, предназначенных для передачи движения последующим звеньям через шарниры без изменения длин тяг, не участвующих в данный момент в передаче движения. За счет одновременного увеличения расстояния между аналогичными точками витков пружины, которой оснащен шарнир, звенья шарнира совершают относительное движение в данный момент с одной стороны, и уменьшения расстояния между витками с противоположной стороны пружины, отчмарная длина остается неизменной. Неизменными остаются и суммарные длины тяг, проходящих внутри полых витков пружины. Неизменные длины тяг, неучаствуюих в данный момент в передаче движеия звеньям и проходящие через шарни

РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержа щая основание, последовательно шарнирно соединенные с основанием и ме ду собой звенья, имеющие поперечные планки, жестко закрепленные на звеньях, приводы, установленные на основании, и габкие тяги, связанные одним концом с противоположными концами поперечной планкн каждого звена, а другим - с соответствующим приводом, отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности позиционировання за счет уменьшения взаимного влияния приводов, она снабжена по числу шарниров цилиндрическими пружинами с полыми витками, имеющими Два диаметрально расположенных выходных отверстия, при этом пружины установлены соосио продольным осям звеньев и крайними витками закреплены неподвнжно на смежных звеньях, а гибкие тяги приводов последующих звеньев проходят через полые витки пружин и соответствующие выходные отверстия.