Очувствленный схват манипулятора Советский патент 1990 года по МПК B25J13/08 B25J19/02 

Изобретение относится к робототехнике, а именно, к выполнению исполнительных органов роботов и манипуляторов.

Целью изобретения является повышение точности очувствления схвата. На фиг. 1 изображен схват, общий вид; на фиг, 2 - вид А-А на фнг,, I при сведенных губках схвата; на фиг. 3 - то же, при разведенных губках схвата; на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 5 - разрез В-В на фиг, 1; на фиг. 6 - Ьхема соединения тензорезисторов для измерения усилия по оси X; иа фиг 7 - то же по оси У; на фиг. 8 - то же по оси Z,

.Очувствленный схват содержит основание 1, на котором закреплены первый кронштейн 2 и трехкоординатный датчик 3 усилий, соединенный со вторым кронштейном А, Кроме тЪго схват содержит привод перемещения губок 5„ включающий два двуплечих рычага 6, установленный на кронштейне 4 с возможностью поворота, на одних концах которых закреплены губки 5 а другие упруго связаны между собой пружиной 7 и соединены планками 8, один конец каждой из которых шарнирно связан с соответствующим двуплечим рычагом 6, а другие концы планок 8 установлены на валу 9 (пальце) с возможностью поворота вокруг его.оси. Привод также включает дополнительный рычаг 10, на одном конце.которого выполнен паз, .в котором с зазором расположен вал 9, а другой с возможностью поворота установлен на кронштейне 2, на котором также закреплен двигатель 11, вал которого через винтовую пару 12 связан с дополнительным рычагом 0,

Трехкоординатньгй датчик 3 усшшЙ выполнен в виде втулки 13, в которой выполнены две, расположенные взаимно перпендикулярно пары прорезей IА и 15, каждая из которых образована двумя, расположенными диаметргшьно противоположными прорезями переменного сечения, обеспечивающими за счет концентрации напряжений величину деформации, необходимую для нормальной работы тензорезисторов при сохранении достаточной жесткости всей конструкции.

Для предохранения упругих элементов от сверхдопустимого воздействия

предусмотрена предохранительная втулка 16 с буртом, установленная внутри втулки 13, Зазоры между втулками выбираются в пределах допустиNaix деформаций упругих элементов по всем координатам измерения,

В каждой прорези установлено по четыре тензорезистора 17-31 и 32, которые соединены в три электрических моста. Два противоположных плеча первого моста, обладающего чувствительностью в направлении оси X, образованы соединенными последовательно тензорезисторами 18, 22 и 19, 23,

установленными дааметрально противо- пололсно у центральных частей пары прорезей 14, а два других плеча - соединенны да последовательно тензорезисторами 17, 2 и 20, 24s установленныьда диаметрально противоположно у краев этих прорезей.

Противоположные плечи второго моста, обладающего чувствительностью в направлении бек Y, образованы тензорезисторагш 25, 27 и 26, 28, уста- новленны1-1М диаяетрально противоположно у центральных частей пары прорезей 15; а противоположгчые плечи третьего мостаj, обладающего чувствительностью в направлении оси Z образованы тензорезксторами 29S 31 и 30, 32, установленньгм у краев каждой прорези 15 о

Позицией 33 обозначен штырь, с

помощью которого производится определение фагстических координат сборКИв

Очувствлеиньй схват работает следующим образомS

При сведенных губках схвата производится опредепение фактических координат сборки наездом штыря 33 на пластину (на чертеже не показана)

посоответствующей координате (Х, Y, Z) до достижения определенного усилия на датчике 3 усилия. При этом происходит деформацик теняорезисто- ров 17-31 и 32 н на выходах тензомосTOB (фиг. 6-8) появляются сигналь;, пропорциональнь е усилиям, действующим на датчике. По достикени и определенного, ранее заданного усилия производится запись Б блок оперативной

памяти фактических координат. Полученные таким обрг1зам координаты используются при работе в автоматическом режиме.

3i

При низдемствип усилия FIO оси X тензорезисторы 17, 20, 21, 24, 29, 30, 31i 32 испытывают сжятне, а тен- зорезнсторы 18, 19, 22, 23, 25, 26,

27,28 - растяжение. Мост, образованный тензорезисторами I7-24 обладает чувствительностью к усилию по оси X, так как плечи моста, образованные тензорезисторами 17 и 21 и тензорезисторами 20 и 24, име- ют один и тот же знак изменения сопротивления и включены в противоположные плечи моста, тензорезисторы двух других противоположных плеч моста имеют другой знак изменения сопротив ления. Остальные два моста не обладают чувствительностью к усилию по оси X, так как при этом все тензорезисторы, входяп ие в один мост, имеют один и тот же знак изменения сопротивле- ния

При воздействии усилия по оси Y испытывают растяжение тензорезисторы 17, 20, 22, 23, 26, 27, 29 и 30 и тензорезисторы 18, 1- 21, 24, 25, ; 28, 31 и 32 - сжатие.

Чувствительностью к усилию по оси Y- обладает только мост, образованный тензорезисторами 25-28, так как тензорезисторы 26 и 27, имеющие одинаковый знак изменения сопротивления, включены в противоположные плечи моста, а в другие противоположные плечи моста включены тензорезисторы 25 и 28 имеюпдае одинаковый, но обратный по отношению, к тензорезисторам 26 и 27, знак изменения сопротивления.

Мост, образованный тензорезисторами 17-23 и 24, не обладает чувствительностью к усилию по оси Y, так как в каждом его плече имеются два тен- зорезистора, соединенные последовательно, изменение сопротивлений которых имеет разный знак, значит общее сопротивление моста не изменяется,

В мосте, образованном тензорезисторами 29-32, тензорезисторы, имею- нше одинаковый знак изменения сопротивления , включены в соседние плечи моста, и значит зтот мост также не обладает чувствительностью х усилию по оси Y.

При воздействии усилия по оси Z теизорезисторы 17, 19, 22, 24 27,

28,29 и 31 испытывают растяжение,

а тензорезисторы 18, 20, 21, 23, 25, 26, 30 и 32 - сжатие.

Лия,г1огична случаю воздействия услия по оси У чувствительностью обладает только мост, образованный тензорезисторами 29, 30, 31 и 32, а два других моста чувствительностью к усилию по оси Z не обладают.

Затем схват устанавливается в ис ходное положение. Включается двигатель 11. Гайка винтовой пары 12 перемещается по винту вверх, отклоняе дополнительный рычаг 10 вправо. Последний переводит планки 8 из исходного положения в положение открытия схват.а (фиг. З), По сигналу системы управления схват перемещается в заданную координату. Двигатель II включается на реверс. Рычаг 10 переводит планки 8 в исходное положение. Схват закрыт (фиг. 2). Деталь зажата. Далее зажатая деталь переносится на рабочую позицию. При работе схвата в автоматическом режиме сборки он перемещается по оси X в режиме заданного движения, а по двум другим координа,там (Y и Z)- в режиме разгрузки собираемого соединения за счет обнулен,ия возникающих усилий соот-зетствующиьм приводами манипулятора.

Формула изобретения

1. Очувствлрнный схват манипулятора, содержащий гуСкг с приводом их перемещения, свнгзнные с основанием через TpexKoopiVi-чатный датчик усилий, о т л ь ч а ю г и с я тем, что, с целью no,jbaii ;-..-i,4 точности . очувствления, снабжен двумя кронштейнами, первый из которых жестко связан с основанием, г чторой - с трехкоординат ым ц,.ком усилий, а привод губок включает два двуплечих рычага, установл иных на втором кронштекле, на одних концах которых закрепл губки, а другие концы рычагов ynjjyro связаны между собой и соединены двумя дополнительными планками, один конец каждой из которых шариирно -связан с соответствующим двуплечим рычагом, палец, на котором с возможностью поворота установлен дополнительный рычаг, на одном конце которого выполнен паз, в котором с зазором расположен указан ный палец, а другой конец рычага установлен с возможностью поворота на первом кронштейне, и закрепленный

на этом кронттейне двигатель, кинематически связанньгй с дополнительным рычагоМо

2 о Схват по п. ,отличаю- щ и и с я тем, что трехкоординатный датчик усилий выполнен в виде втулки j с двумя расположенными взаимно перпендикулярно парами прорезей, при этом прорези казедой пары расположены диаметрально противоположно плоскости перпендикулярной оси втулки и шестнадцати тензорезисторов, уста- новлениык по четыре в каждой прорези атулки, при этом тензорезисторы соединень s три зле1ктрических моста, два противоположных плеча первого иэ которых образованы соединенн 1ми пос

5

ледовательно тензорезисторами, установленными диаметрально противоположно у центральных частей прорезей, расположенных со стороны основания, а два других лпеча - соединенными последовательно тензорезисторами, установленными диаметрально противоположно у краев этих прорезей, противоположные плечи второго моста образованы тензорезисторами, установленными диаметрально противоположно у центральных частей прорезей, расположенных со стороны губок схвата, а противоположные плечи третьего моста образованы тензорезисторами, установ ленными у краев каждой из этих прорезей.

Изобретение относится к робототехнике, а именно к выполнению исполни тел ь ньГх органов роботов и манипуляторов. Целью изобретения являет1 ВОЕООЮЗНАЯ ПМЕйТШ ТЕШЧс5Ш I БИБЛИОТЕКА ся повьппение точности очувствления схвата. При включении двигателя П, установленного на кронштейне 2, происходит перемещение гайки винтовой пары 12 и поворот рычага 10. Посугед- ний, воздействуя на вал 9, сводит ИЛИ разводит рычаги 6 схвата, которые с возмсжностью полорота установлены на. кронштейне 4, закрепленном на свободном конце трехкоординатного датчика 3 усилий, конструкция которого обеспечивает измерение усилий по трем координатным осям. 1 в,п. ф-лы. Зил, С САЭ: :л // Фиг.1

иг.

Фив, J

Фигл

18

17

2

в-В У

W

ff

Фиг, 5

f8

22

Фиг,

27

tlg.7

31

Редактор С. Кулакова

Составитель Ф, Майоров Техред М.Ходанич

Заказ 1534Тираж 696Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4

Фиг.8

Корректор М« Шароши