Копирующий манипулятор Советский патент 1982 года по МПК B25J13/02 B25J15/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в копирующих яистаниионно управляемых манипуляторах. Известен копирующий манипулятор, содержащий задающий и исполнительный орг вы, снабженные подвижными губками, управляемыми фиксаторами, датчиками положения и исполнительными приводами 11 Недостаток известного манипулятора неадекватность отражения на охвате задающего органа усилий, развиваемых в схвате исполнительного органа. Цель изобретения - устранение указанных недостатков, т. е. увеличение точности отражения на задающем схвато усилий, развиваемых на исполнительном схвате. Указанная цель достигается тем, что в копирующий манипулятор, содержащий первые подвижные губки задающего органа, шарнирно установлен 1ые на первом корпусе, внутри которого помещено первое телескопическое звено с установленными в нем -двусторонним фиксатором и первым реечным штоком, связанным с первыми подвижными губками, а также содержащий первый датчик положения, вторые подвижные губки охвата исполнительного органа, шарнирно установленные на втором корпусе, внутри которого помещено второе телескопическое звено с установленными в нем односторонним фиксатором и вторым реечным штоком, связанным со вторыми подвижными губками, второй дат чик положения, первый усилитель и исполнительный привод второго телескопического звена, причем первый корпус снабжен дополнительными рейками, уста-новлекными внутри этого . корпуса, параллельными первому реечному щтоку и направленными своими зубьями к этому штоку, дополнительно введены первая и вторая пружины, третий и четвертый датчики положений, более чем по одному так-, тильному датчику, которые установлены соответственно на внутренней поверхности левой и правой губок схвата исгтйл304нмтельного, первый и второй логические элементы ИЛИ, логический элемент И, второй усилитель, сумматор и элемент сравнения, при этом конаы первой пру жины механически связаны соответствен- но с первым телескотмеским звеном и первым реечным штоком, а концы второй пружины соответственно со вторым телесколкческмм звеном и со вторым реечным штоком, выходы .тактильных датчиков левой и правой губок схвата исполнительного органа подключены соответствен но ко входам первого и второго логичеоKiix элементов ИЛИ, выходь которых подключены соответственно к первому и вто рому входам логического элемента И, вы ход последнего через второй усилитель по ключен к токовым обмоткам первого и второго фиксаторов, выходы первого, третьего и четвертого датчиков положени подключены соответственно к первому, второму и третьему входам сумматора, выход последнего подключен к первому Входу элемента сравнения, второй вычи тающий вход которого подключен ко второму Ш1ТЧИКУ положения, а выход через первый усилитель - ко входу исполнительного привода второго телескопического звена. На чертеже приведена принципиальная схема копирующего манипулятора. Когтрующий манипулятор содержит пе вые подвижные губки 1 задающего органа, шарнирно установленные на первом корпусе 2, внутри которого помешено пер вое телескопическое звено 3 с установленными в нем двусторонним фиксатором и первым реечным штоком 5, связанным с первыми подвижными губками 1, а также помешен первый аатч11к 6 положения. Устройство содержит вторые подв.пкные губки 7, которые принадлежат исполнител ному органу, шарвирно установленные соо ветственно на втором корпусе. Внутри последнего помещено второе телескопичео кое звено п с установленныкл в нем односторонним фиксатором Юн вторым реечным штоком 11, связанным со вторы ми подвижными губками 7, а также поме шен второй .датчик 12 положения. Мани пупятор также содержит первый усилитель 13 и исполнительный привод второго теле скопического звена (не показан).. При этом первый корпус 2 снабжен дополнительными рейками 14, установленными внутри этого корпуса (или выполненнь ми за одно целое с ним), которые тшраллельны первок у реечному штоку 5 и направлекь своими зубьямн к этому штоку. .4 Кроме того, в задающую и исполнительнук) части дополнительно введены первая IP и вторая 16 пружины, третий 17 и соответственно четвертый 1 8 датчики положа-тш, более чем по одному тактильному датчику 19 и 20, которые установлены на внутренних поверхностях соответственно певой (датчики 19) и правой (датчики 20) губок 7 схвата исполнительного органа манипулятора. Устройство содержит также первый 21 и второй 22 логические элементы ИЛИ, логический элемент И 23, второй усилитель 24, сумматор 25 и элемент 26 сравнения. При этом концы первой пружины 15 механически связаны соответственно с первым телескопическим звеном 3 и первым реечным штоком 5, а концы второй пр жины 16 соответственно со вторым телескопическим звеном 9 и вторым реечным штоком 11. Выходы тактильных датчиков певой i 9 и правой 20 губок исполнительного схвата подключены соответственно ко вхЬдам первого 21 и второго 22 логических элементов ИЛИ; выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И 23. Выходы последнего через второй усилитель 24 подключены (не показано) к токовым обмоткам первого 4 и второго 1О фиксаторов. Выходы первого 6, третье го 17 и четвертого 18 датчиков положения подключены соответственно к первому, второму и третьему входам cyivnviaTopa 25. Выход последнего подключен к первому входу элемента 26 сравнения, второй (вычитаюший) вход которого подключен к выходу второго датчика 12 положения, а выход через первый усилитель 13 - ко входу исполнительного привода второго телескопического звена (не показан). Токовая обмотка одностороннего фиксатора 10 в исполнительном звене дополнена возврат ной пружиной 27 этого фиксатора. На чертеже введены следуюшие обозначения; и... - сигнал управления при во- ,аом второго телескошгческого звена; сигнал управления первого и второго 1-Ьиксаторов. Работа копирующего манипулятора заключается в следующем, До момента захвата объекта губками схвата 7 двусторонний 4 и односторонний 10 фиксаторы жестко фиксирую-т соответственно первый реечный шток 5 в первом телескопическом звене 3 и второй рзечный шток 11 во втором телеско- шгческом звене 9. При этом пружины 15 и 16 не деформированы, потенциометры находятся Б гроднем (нейтральном) положении, В этом ссх;тоянни при угповом перемещении губок 1 (которое вызывает продольное перемещение звена 3 относитель но первого корпуса 2) на этот же самый угол перемещаются и губки 7 за счет продольного перемещения звена 9 относительно второго корпуса 8. Последнее объясняется тем, что задающий и испол нительный схваты в Данном случае работают в следящем режиме, так как исполнительный привод второго телескогшчеокого звена отрабатывает ощибку (разность двух сигналов, поступающих с первого 6 и второго 12 датчиков поло- жения), формирующуюся на выходе элемента 26 сравнения. При касании обеими губками исполнительного охвата 7 схватываемого предмета, т. е. при срабатывании хотя бы по одному тактильному датчику из левой 1 9 и правой 20 групп, на вход второго усилителя 24 поступает сигнал, . который, усилившись, переключает фиксатор 4 в другое положение (происходит сцепление фиксатора 4 с дополнительны ги рейками 14) и выводит односторонний фиксатор 10 из зацепления со вторым реечным штоком 11. В результате реечные штоки 5 и 11 получают возможгог ь перемешаться соответственно в первом 3 и вто ром 9 телескопических звеньях. После предмета губками 7 дальнейшее сжатие губок 1 происхвдит с усилием, пропорциональным величине деформации пружины 15, т.е. пропорционально величине линейного перемещения штока 5 относительно звена 3 (звено 3 неподвижно относительно корпуса 2). Величину этого линейного перемещения измеряет третий потенциометр 17, выходной сигнал которого через сумматор 2.5 поступает на первый вход элемента 26 сравнения. Возникающая на выходе элемента 26 сра нения ошибка отрабатывается исполнитель кым приводом второго телескопического звена 9 за счет перемещения этого звен относительно корпуса 8 (при -несжимаемом предмете рассмотренное перемещени звена 9 происходит в том же направлени и на ту же величину, что и перемещение 5 относительно звена З). Посколь ку после отключения фиксатора 1О у штока 11 появляется возможность продольного перемещения относительно звена 9, то при перемещении вверх звена 9 и неподвижных губках 7 происходит деформация (растяжение) пружины 16 с усилием, пропорциональным усилию сжатия пружины 15. В результате схватываелшй предмет в исполнительном охвате сжат с усилием, точно соответствующим усилию, развиваемому в задающем схвате. Если же схватываемый предмет под действием развиваемого усилия поддается деформации, т. е. губки 7 несколько сжимаются, то для сохранения величины сжатия предмета неизменной используется сигнал четвертого датчика 18 положения, который измеряет величину деформации (сжатия) предмета. Этот дополнительный сигнал через cyNiNraTop 25 тоже поступает на элемент 26 сравнения, в результате исполнительный привод, отработав данный сигнал, перемещает звено 9 относительно корпуса 8 и тем сакгым компенсирует , уменьшившуюся (за счет деформаций сжатия предмета) величину растяжения пр жины, т. е. сохраняет неизменным усилие сжатия этого предмета. После разжатия предмета через некоторое время, необходимое для приведентет пружтш 15 и 16, а также потенциометров 17 и 18 в нейтральное положение (это время задается линией задержки до и после второго усилителя 24), проиоХОД11Т переключение фиксаторов 4 и 1О в положегаю на шток в те же зубья реек, что и до взятия предмета, т. е. полностью восстанавливается однотипность (синхрон™ ность) кинематических параьтетров меж ду задающей и исполнительной сторонакгк схвата. После этого губки 1 и 7 сжик аются и раз А1гмаются в следящем режтПу{е до тех пор. пока не происходит касание дат чиков 1 9 и 20 исполнительного схвата .с HOBbiM предметом. Как показывают теоретические расчеты, годовой эконо; гаческий эффект от за мены известного устройства (базового объекта) предлагаемым решением составляет несколько сотен р блей в год на эксплуатируемый образец схвата за счет повышения Эффективности и производительности работы оператора. Применение предлагаемого копирующего манипулятора позволяет повысить эффективность и производительность работы оператора за счет повышения точности отраже ния на с.хвате задаюиего органа ус1ший, развиБае й,1х ка охвате исполнительного органа. Формула изобретения Копируюишй маннгулятор, содерх ащий первые подв гжные rj-бки охвата задаю-

7Q469

шёго органа, шарнирно уста.новленные на первом корпусе, внутри которого помешено первое телескоцическое звено с установленными в нем овустороннвм фиксатот ром, например электромагнитным, и пер- 5 вым реечным штоком, связанным с первыми подвижными губками, а также первый оатчик положения, вторые подвижные губки схвата исполнительного органа, шарнирно установленные на втором корпусе, внутри которого помещено второе телескопическое звено с установленными в нем односторонним фиксатором и вторым реечным штоком, связанным с вторыми подвижными губками, второй датчик поло- 5 жения . первый усилитель и исполнительный привод второго телескопического звена, причем первый корпус снабжен дополнительными рейками, установленными внутри этого корпуса, параллельными первому рееч- 20 ному штоку и направленными своими зубьями к этому штоку, отпичаюши и- с я тем, что, с целью повышения точности отражендм на задающем охвате усилий, развиваемых на исполнительном схвате, в 25 него дополнительно введены первая и вторая пружины, третий и четвертый датчики положений, а также тактильные датчи-г ки, которые установлены на внутренней поверхности губок схвата исполнительного зо органа, первый и второй логичес1гае эле8

менты ИЛИ, логический элемент И, втирой усилитель, сумматор и элемент сра нения, причем концы второй пружины механически связаны соответственно с телескопическим звеном и первым реечным штоком, а концы второй пружины соответственно со вторым телескопическим звеном и с BTOfajM реечным штоком, выходы тактильнь1х датчиков левой и правой губок схвата исполнительного органа подключены соответственно к входам первого и второго логических элементов ИЛИ выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам логического, элемента И, а выход последнего через второй усилитель подключен к токовым обмоткам первого и второго фиксаторов, выходы первого, третьего и четвертого датчиков положения подключены-соответственно к первому, второму и третьему входам сумматора, а выход последнего подключен к первому входу элемента сравнения, второй вычитающий вход которого подключен к второму датчику положения, а выход через первый усилитель - к входу исполнительного привода второго телескопического звена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 406718, кл. В 25 Т 13/О2, 1971