Очувствленный захват манипулятора Советский патент 1983 года по МПК B25J3/04 

упругих элементов усложняет конструкцию и снижает надежность работы устройства. Большой разброс расстояний между точкой приложения сил и центрами упругих пластин при одинаковой их толщине уменьшает диапазон измерения и увеличивает относительные габариты устройства.

I

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства и быстродействия процесса измерения сил и моментов взаимодействия объекта манипулирования с захватом.

Цель достигается тем, что предлагемый захват содержит дополнительные тензодатчики, а каждая часть снабжена опорой для губки, выполненной в виде стакана, жестко закрепленного на торцовой поверхности упругих пластин и упругой балки многогранного сечения, консольно закрепленной в дне стакана, при этом губка установлена на свободном конце балки, а противоположная торцовая поверхность пластин жестко- связана с основанием, причем пластины расположены параллельно рабочей поверхности губок, а дополнительные тензодатчики установлены на плоских поверхностях упругих балок, кроме того,все тензодатчики соединены таким образом, что расположенные симметрично тензодатчики .образуют два последовательно подключенных к источнику питания плеча моста.

На фиг.1 изображен захват манипулятора, общий вид; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг,2 и вид сбоку захвата; на фиг.З - разрез В-В на фиг.2; на фиг.6-12 - cxeivffii соединения тензодатчиков.

Захват манипулятора, очувствленный по силам, и моментам, содержит губки 1 и 2 захвата, центры которых соединены с торцами упругих балок 3 и 4, вторые торцы которых жестко соединены с внутренними поверхностями дна стаканов 5, и 6, которые образуют опору. К боковой поверхности каждого стакана 5 и б торцами жестк.о присоединены упругие пластины 7, 8 и 9, 10. Их вторые торцы присоединены к соответствующим подвижным основаниям 11 и 12 и образуют-с ними по двсе прямоугольные рамки. Подвижные основания 11 и 12 установлены на общем основании 13. Плоскости упругих пластин 7-10 перпендикулярны упругим балкам 3 и 4 и линии движения оснований 11 и 12. Тензодатчики 14-33 укреплены на четырех плоскостях упругих балок 3 и 4 и соединены в пять мостовых схем (фиг.6-10), а тензодатчики 34-41 установлены на упругих пластинах 7-10 и соединены в две мостовые схемы (фиг.11-12). При этом

мостовые схемы собраны из тензодатчиков, установленных на симметричных мостах противоположных упругих балок 3 и 4 и пластин 7-10, Так, тензодатчики 14-29 располагаются у жестко закрепленных концов упругих алок 3 и 4, и один из них 14 (16, 18, 20) соединен одним концрм с тензодатчиком 15 (17, 19, 21), расположенным на противоположной стороне .той же упругой балки 3 или 4, а другим концом - с тензодатчиком 17 (15, 21, 19), расположенным на противоположной стороне другой упругой балки 4 или 3, они образуют два моста, регистрирующих силы F., и F;( в направдениях осей Z и X.

Другой тензодатчик 22 (26, 25, 29) соединен одним концом с тензодатчиком 23 (27, 24, 28), расположенным

на противоположной стороне той же упругой балки 3 или 4, а вторым концом - с тензодатчиком 24 (28, 23, 27), расположенным с той же стороны другой упругой балки 3 или 4, они

образуют два моста, регистрирующих моменты вращения MX и Мг вокруг направлений осей X и Z. Тензодатчики 30-33, расположенные под углом 45°. к продольной оси упругих балок 3 и 4 на их средних частях, соединены в мостовую схему, регистрирующую момент вращения М; вокруг оси Y. Тензодатчики 34-41, расположенные на внутренних плоскостях упругих пластин 7-10, соединены в две .: мостовые схемы,

одна из которых (34-37) регистрирует силу F-y в направлении оси Y, а другая (38-41) - силу сжатия захватом объекта манипулирования F... При этом каждый тензодатчик этих мостовых схем установлен на своей упругой пластине 7-10.

Устройство работает следующим образом.

Объект манипулирования зажимается губками 1 и 2 захвата. При этом сила сжатия объекта вызывает соответствующие упругие деформации пластин 7-10. Эти деформации преобразуются тензодатчиками 38-41 в электрический

сигнал, который будет пропорционален силе сжатия F. объекта на выходе мостовой схемы.

При приложении к объекту манипулирования сил и моментов со стороны окружающей среды возникают деформации в упругих элементах 3, 4, 1-10, которые также преобразуются тензодатчиками 14-37 в электрические сигналы. При этом на выходе тензометрических мостов появляются сигналы,

пропорциональные проекциям внешней силы F или момента М на оси системы координат X, Y, Z, центр которой расположен в центре линии, соединяющей центры губок 1 и 2, т.е. в

середине объекта манипулирования. В случае использования самоцентрирующих губок центр объекта манипулиров ния может быть расположен в центре измерительной системы координат X, Y, 2. Так, например, в случае действия внешней силы F в направлении оси Y, деформации возникают во всех упругих элементах 3, 4 7-10. Однако наиболее сильно будут проявляться деформации изгиба упругих пл тин 7-10. Деформации же сжатия-растяжения упругих балок 3 и 4 значительно меньше. Кроме того, половины тензометрических мостов 14-17, 18-21, 22-25, 26-29, 30-33, распола гаются на брусках, имеющих противо. положный знак деформации, вследстви чего некоторые изменения величин си налов с тензодатчиков взаимно компенсируются (при одинаковых величинах сопротивлений, тензодатчиков). Аналогичным образом компенсируют ся и изменения в мостовой схеме из тензодатчиков 38-41. Поэтому сила, приложенная в направлении оси У, вызывает лишь разбаланс мостовой сх мы из тензодатчиков 34-37, регистри рующих силы Fx, , действующие вдоль оси Y. При действии сил F вдоль осей X, Z наиббльшие деформации возникают в упругих балках 3 и 4 и наименьшие в упругих пластинах 7-10, так как сила F вызывает деформации растяжения - сжатия, которые значительно меньше деформации изгиба. Изгиб-же пластин под .действием силы F также мал из-за плоского сечения пластин и расположения тензодатчиков. Кроме того, благодаря соединению тензодат чиков в мостовые схемы деформации, вызванные силами, действующими по другим направлениям, взаимно компенсируются при одинаковых величина сопротивлений тензодатчиков. Таким образом, при приложении к объекту манипулирования, зажатому губками, либо к сжатым губкам внешних сил и моментов электрически сигналы тензометрических мостов ока зываются пропорциональными величинам проекций этих сил и моментов на си системы координат, связанной с захватом. Такой захват, очувствленный по силам и моментам, обеспечиват возможность одновременного точного и быстрого определения всех проекций силы и момента, действующих непосредственно на объект манипулирования или губки захвата, а также силу сжатия губок. Формула изобретения Очувствленный захват манипулятора, содержащий две части, расположенные по обе стороны плоскости симметрии, каждая из которых состоит из , соединенной через упругие пластины с основанием, установленным подвижно в осевом направлении и соединенным с исполнительным механизмом, а также тензодатчики, расположенные на упругих пластинах, соединенные в мостовые схемы и подключенные к источнику 1итания, отличающийся тем, что, с целью обеспечения быстродействия и надежности, он содержит дополнительные тензодатчики, а каждая часть снабжена опорой для губки, выполненной в виде стакана, жестко за- крепленного на торцовой поверхности упругих пластин и упругой балки многогранного сечения, консольно закрепленной в дне стакана, при этом губка установлена на свободном конце балки, в противоположная торцовая поверхность пластин жестко связана с основанием, причем пластины расположены параллельно рабочей поверхности губок, а дополнительные тензодатчики установлены на плоских поверхностях упругих балок, кроме того, все тензодатчики соединены таким образом, что расположенные симметрично тензодатчики образуют два последовательно подключенных к источнику питания плеча моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Медведев B.C. и др. Системы управления манипуляционных роботов , 1978, с. 174-188. 2.Патент США № 3948093, кл. G 01 L 5/16, опублик 1976

/xW/ { ,2023 f r

//JJ 28 25

Vff 27 30 3 ff

Фаг. 3 фуг.

Фаг.З

Фtff.W

0ife.ff