Устройство для управления манипулятором Советский патент 1988 года по МПК B25J13/02 

15

(Л

са

со

00

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управления многозвенными манипуляторами.

Целью изобретения является облегчение процесса управления за счет обеспечения совпадения усилий руки оператора с направлением перемещения исполнительного органа манипулятора.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит рукоятку 1 управления, соединенную с основанием посредством звеньев 2, связанных между собой шарнирами 3-6, и систему формирования сигналов управления для исполнительных механизмов манипулятора, включающую два механизма 7 и 8 отработки углового перемещения звеньев манипулятора, каждый из которых представляет собой установленные в корпусе электромеханический привод с самотормозящимся редуктором и- датчик угла поворота, установленный на выходном валу этого механизма, датчики угла поворота, четыре из которых установлены в шарнирах 3-6, а три 9-11 - на рукоятке управления, при этом датчики 9 и 10 щарнирно связаны между собой. Подвижный элемент датчика 9 через передаточный механизм, например рычажный 12, соединен с серьгой 13, предназначенной для взаимодействия с большим пальцем руки оператора, а подвижный элемент датчика 11 связан с рычагом 14, через который оператор воздействует указанным пальцем прн управлении приводом схвата манипулятора. Механизм 7 отработки углового перемещения звеньев манипулятора установлен на основании в направляющих 15 с возможностью перемещения параллельно оси X и связан через передаточный механизм, например кулисный 16, с валом шарнира 3, корпус которого закреплен на основании, а вал этого механизма расположен вдоль оси Y и связан с корпусом второго механизма 8 отработки углового положения звеньев манипулятора, выходной вал которого расположен вдоль оси X и соединен с корпусом шарнира 4, содержащего второй датчик углового положения. Вал шарнира 4 расположен вдоль оси Z и связан с корпусом шарнира 5, содержащего третий датчик углового положения, вал которого расположен вдоль оси X и соединен с корпусом шарнира 6, содержащего четвертый датчик углового положения, вал которого расположен вдоль оси Y и связан с рукояткой 1.

Устройство работает следующим образом При развороте оператором рукоятки 1 вокруг оси Y сигнал с датчика расположенного в шарнире 6, передается на исполнительный механизм ротации схвата исполнительного органа, который отрабатывает это движение.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

При развороте рукоятки 1 вокруг оси X сигнал с датчика, расположенного в щарни- ре 5, передается на исполнительный механизм качания кисти, отрабатывающий это движение. При развороте рукоятки вокруг оси Z сигнал с датчика, расположенного в шарнире 4, приходит на исполнительный механизм ротации кисти исполнительного органа. Следовательно, датчики, расположенные в шарнирах 4-6, управляют ориентацией схвата манипулятора в пространстве.

При воздействии оператора на серьгу 13 через рычажный механизм 12 движение передается на датчики 9 и 10. Причем датчик 9 управляет исполнительным механизмом ка- чания плеча исполнительного органа, а датчик 10 - исполнительным механизмом качения локтя исполнительного органа. Эти два движения обеспечивают транспортировочное перемещение схвата .манипулятора в плоскости YOZ.

Датчики 9 и 10 с серьгой 13 представляют собой кинематический аналог антропоморфного исполнительного органа и обеспечивают его перемещение по любой необходи- .мой траектории в плоскости YOZ. При этом исполнительные механизмы качания плеча и качания локтя исполнительного органа начинают отработку заданной команды и одновременно приводят в движение механизм 8 отработки углового положения звена манипулятора. Механизм 8 отработки отслеживает су.ммарный угол качания плеча исполнительного механизма и качания локтя исполнительного органа.

Если оператор удерживает рукоятку 1 в первоначальном положении, то механизм 8 отработки производит разворот датчика, расположенного в щарнире 5, что вызывает разворот на соответствующий угол исполнительного механизма качания кисти исполнительного органа. Следовательно, схват совершает плоскопараллельиое движение в плоскости YOZ, что имеет большое значение при выполнении многочисленных операций с помощью манипулятора, например, при работе со связанным объектом.

При перемещении рукоятки 1 вдоль оси X через кулисный механизм 16 движение передается на датчик, расположенный в шарнире 3, который управляет исполнительным .механизмом качания исполнительного органа манипулятора, что обеспечивает транспортировочное движение схвата манипулятора вокруг оси Y. При этом исполнительный механизм качания исполнительного органа начинает отработку заданной команды и приводит в движение механизм 7 отработки, который разворачивает датчик, расположенный в щарнире б, что вызывает разворот на соответствующий угол исполнительного механизма ротации схвата. При этом схват совершает плоскопараллельное движение в плоскости XOZ.

При одновременном повороте датчиков, выдающих сигнал на перемещение транспортирующих звеньев манипулятора, и датчиков, управляющих ориентацией схвата манипулятора, направленность движений и уси- ЛИЙ рукоятки 1 устройства всегда совпадает с направленностью движений и усилий схвата исполнительного органа.

Формула изобретения

Устройство для управления манипулятором, содержащее рукоятку управления, соединенную с основанием посредством шарнир- но связанных звеньев, и систему формирования сигналов управления для исполнительных механизмов манипулятора, отличающееся тем, что, с целью облегчения процесса управления за счет обеспечения совпадения усилий руки оператора с направлением перемещения исполнительного органа манипулятора, система формирования сигналов управления содержит два механизма отработки углового перемещения звеньев манипулятора, каждый из которых установлен в корпусе и снабжен выходным валом, шесть датчиков углового положения, -два передаточных механизма и серьгу, причем четыре датчика углового положения установлены в

5

0

шарнирах звеньев, а пятый и шестой датчики углового положения установлены на рукоятке управления и шарнирно связаны между собой, при этом корпус первого механизма отработки углового перемещения звеньев установлен на основании с возможностью перемещения, параллельного оси X, и связан через первый передаточный механизм с валом шарнира, содержащего первый датчик углового положения, причем корпус этого шарнира закреплен на основании, а вал первого механизма отработки углового перемещения расположен вдоль оси Y и связан с корпусом второго механизма отработки углового перемещения, выходной вал которого 5 расположен вдоль оси X и соединен с корпусом шарнира, содержащего второй датчик углового положения, при этом вал этого шарнира расположен вдоль оси Z и связан с корпусом шарнира, содержащего третий датчик углового положения, вал которого расположен вдоль оси X и соединен с корпусом шарнира, содержащего четвертый датчик углового положения, при этом вал этого шарнира расположен вдоль оси Y и связан с рукояткой управления, а подвижный элемент пятого датчика углового положения через второй передаточный механизм связан с серьгой.

0

5

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управления многозвенным манипулятором. Целью изобретения является облегчение процесса управления за счет обеспечения совпадения усилий руки оператора с направлением перемещения, исполнительного органа манипулятора. При повороте оператором рукоятки 1 вокруг одной из осей X, Y или Z происходит поворот соответствующих датчиков угла поворота, расположенных в щарнирах 4, 5 и 6, входящих в систему формирования сигналов управления, которая включает также датчик, установленный в щарнире 3, датчики 9, 10 и 11 угла поворота, расположенные на рукоятке 1, и механизмы 7 и 8 отработки углового перемещения звеньев манипулятора. Датчики, расположенные в щарнирах 4, 5 и 6, управляют ориентацией схва- та в пространстве, датчики 9 и, 10 управляют качанием плеча и локтя манипулятора, обеспечивая транспортировочное перемещение схвата. Механизмы 7 и 8 позволяют обеспечить плоскопараллельное перемещение схвата в плоскостях XOZ и YOZ. 1 ил. с