Запястье манипулятора Советский патент 1992 года по МПК B25J15/00 B25J19/06 B25J17/00 

-ч ел

4 -N

Изобретение относится к робототехнике, в частности к устройствам соединения руки манипулятора с захватным устройством, и может использоваться в промышлен- ных роботах, предназначенных для перегрузки и транспортировки изделий.

Известны конструкции запястья манипулятора, содержащие корпус руки, платформу с захватом, связанные между собой шарнирно одним центральным стержнем и по крайней мере тремя вспомогательными стержнями, причем центральный стержень шарнирно связан с тягами силовых устройств, которые закреплены на корпусе руки.

Недостатки указанных конструкций - отсутствие податливости платформы и корпуса при их относительных угловых смещениях, а также ограниченные функциональные возможности.

Известны конструкции запястья манипулятора, предназначенные для извлечения изделий из технологических участков, в котором траверса с захватными лапами соединена с рукой манипулятора Г-образными пружинами, работающими в горизонтальной плоскости.

Недостатки таких конструкций - ограничение податливости в вертикальном направлении, а также и при относительных угловых перемещениях траверсы и руки манипулятора. Это приводит к ограничению функциональных возможностей запястья манипулятора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является упругое запястье робота, содержащее фланцы для крепления захватного устройства и руки манипулятора, связанные между собой упругими элементами в виде стержней одинаковой длины и центральной тягой со сферическими шарнирами и пружиной сжатия.

Недостатком этой конструкции является отсутствие податливости в направлении тяги, что приводит к возникновению значительных динамических нагрузок. Это происходит как при подъеме изделия в момент выборки зазоров в приводе (ударная нагрузка), так и гНри транспортировке, например, из-за неровностей пути (вибрация), что приводит к снижению скорости перемещения, а следовательно, и быстродействия манипулятора (робота).

Кроме того, наличие значительных динамических нагрузок на объект манипулирования снижает функциональные возможности манипулятора из-за ограничения нагрузок, допустимых для объекта манипулирования при транспортировке.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а также повышение быстродействия за счет снижения динамических нагрузок на объект манипулирования только при подъеме, но и при его транспортировании путем повышения податливости запястья манипулятора.

Указанная цель достигается тем, что запястье манипулятора, содержащее фланцы

крепления захватного устройства и руки манипулятора, упругие элементы и тягу, установленные между этими фланцами, снабжено дополнительными тягами, выполненными вместе с Названной тягой в виде

стержней одинаковой длины, и упругими шарнирами, соединяющими эти тяги с названными фланцами, причем указанные упругие элементы выполнены в виде пружин сжатия, установленных соосно с тягами.

На фиг.1 представлена конструктивная схема запястья манипулятора; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3.4,5 - схема взаимного положения изделия, фланцев крепления, руки манипулятора и захватного

устройства при различных видах нагрузки. Запястье манипулятора содержит (фиг. 1,2) фланец 1 крепления руки манипулятора, фланец 2 крепления захватного устройства, тяги 3, установленные между

фланцами 1 и 2, упругие элементы 4, установленные между фланцами 1 и 2 и препятствующие их сближению, упругие шарниры 5, соединяющие концы тяг 3 с фланцами 1 и 2, корпуса 6, предназначенные для закрепления упругих шарниров 5, выполненных, например, в виде резиновых втулок, установленных в корпусе б без зазоров.

При взаимодействии с объектом манипулирования запястье манипулятора дает

возможность самоустановки захватного устройства относительно объекта манипулирования на горизонтальной поверхности при наличии погрешности позиционирования 5(фиг.З).

При этом фланцы 1 и 2 под действием внешней силы Р перемещаются в параллельных плоскостях друг относительно друга, что сопровождается поворотом тяг 3 и

деформацией шарниров 5.

Кроме того имеется возможность компенсировать взаимные угловые a,ft (фиг.4) и линейные перемещения как при сближении фланцев 1 и 2, под действием внешней

силы F, когда деформируются упругие элементы 4 и упругие шарниры 5, так и при удалении фланцев 1 и 2 (фиг.5) под действием внешних сил FI и F2, когда деформируются шарниры 5.

Применение изобретения за счет введения податливости в направлении осТей тяг позволяет снизить величину динамических . нагрузок как при подъеме объекта манипулирования (инерционные и ударные нагруз- 5 ки в момент разгона), так и при транспортировке (инерционные силы при вибрации в результате неровностей пути).

Снижение динамических нагрузок в момент разгона позволяет увеличить скорость 10 подъема объекта манипулирования за счет увеличения предварительных, пониженных моментов (скоростей) двигателя, которые не ускоряют весь привод, а лишь выбирают зазоры между его элементами, приводя их 15 в соприкосновение (чтобы снизить или даже исключить ударные нагрузки при пуске).

Снижение динамических нагрузок при транспортировке позволит увеличить скорость горизонтального перемещения, а зна- 20 чит быстродействие устройства.

В связи с ограничением допустимых нагрузок на изделия при их транспортировке снижение динамических нагрузок на объект Манипулирования расширяет область ис- 25 пользования (в качестве объекта манипули- ро вания можно применять больше видов изделий), а следовательно, и функциональные возможности манипулятора. N; Применение изобретения позволяет 30 акже упростить конструкцию запястья ма- ипулятора и сделать ее компактной за счет

отказа от упругих элементов, деформирующихся сложным образом, а также сферических шарниров, так как функции этих элементов выполняют в предложенной конструкции упругие шарниры.

Кроме того, замена трения скольжения в сферическом корпусе на упругую деформацию в упругом шарнире позволяет исключить источник пылегенерации, что делает возможным применение предлагаемой конструкции в роботах, предназначенных для работы в помещениях с требованиями к электронной гигиене (так называемых чистых производственных помещениях).

Формула изобретения

Запястье манипулятора, содержащее фланцы крепления захватного устройства и руки манипулятора, основную тягу и упругие элементы, установленные между этими фланцами, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, а также повышения быстродействия, оно снабжено дополнительными тягами, выполненными вместе с основной тягой в виде стержней одинаковой длины, а также упругими шарнирами, соединяющими эти тяги с фланцами, причем упругие элементы выполнены в виде пружин сжатия и установлены соосно с тягами.

Использование: робототехника, в частности устройства соединения руки манипулятора с захватным устройством, промышленные работы, предназначенные для перегрузки и транспортирования изделий. Сущность: запястье содержит фланец 1 крепления руки и манипулятору и фланец 2 крепления захватного устройства к фланцу 1 посредством тяг 3, установленных между фланцами 1 и 2 и препятствующих их сближению. Упругие шарниры 5, соединяющие концы тяг 3 с фланцами 1 и 2, обеспечивают компенсацию угловых смещений фланцев и динамических нагрузок на объект манипулирования. 5 ил. (Л С

ви#А

pa

- /

фие.2

/

фиг.З

1

и

Фиг. 4