|
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к манипуляционным системам мобильных роботов. Также полезная модель относится к манипуляторам для обращения с радиоактивными веществами и может использоваться на объектах ядерной энергетики. Из предшествующего уровня техники известна рабочая платформа, оснащенная двумя гидравлическими манипуляторами для работы с ядерными отходами (Noakes M.W., Burgess T.W., Rowe J.C. Remote systems experience at the Oak Ridge National Laboratory - a summary of lessons learned. 13th Robotics and Remote Systems for Hazardous Environments 11th Emergency Preparedness and Response Knoxville, TN, August 7-10, 2011, on CD-ROM, American Nuclear Society, LaGrange Park, IL. См. Рис.5 на с.7, текстовые пояснения на с.5-7). Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является манипуляционная система мобильного робота с дистанционным управлением на гусеничном ходу с двумя шестьюстепенными гидроманипуляторами. Общее число степеней подвижности манипуляционной системы составляет 16 без учета степеней подвижности схватов. Робот предназначен для работы в зонах с повышенной радиацией, манипуляторы оснащены сменным инструментом для выполнения разнообразных технологических задач (Bakari M.J.,Zied К. М., Seward D. W. Development of a Multi-Arm Mobile Robot for Nuclear Decommissioning Tasks. International Journal of Advanced Robotic Systems.Vol.4, No. 4, 2007, pp.3 86-407). К недостаткам этих аналогов следует отнести то, что оба манипулятора их манипуляционных систем одинаковы по структуре, предназначены для работы с тяжелыми объектами и не приспособлены для выполнения сборочных и демонтажных операций, требующих повышенной точности и быстродействия, таких как сборка-разборка резьбовых соединений, открытие-закрытие запорной аппаратуры, демонтаж трубных соединений и кабельных коммуникаций. Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении арсенала технологических операций, а также повышении точности и быстродейсвия их выполнения при скоординированной работе с одним объектом двух манипуляторов робота. Данная задача достигается за счет того, что двурукий манипулятор имеет тринадцать степеней подвижности и включает основание, две руки, одна из которых большой грузоподъемности и имеет кинематическую цепь из шести вращательных кинематических пар и фиксирующее крепление на конечном звене для сменного инструмента, переносные движения которого обеспечивают в пространстве первые три вращательные кинематические пары, при этом первое и второе звено входят во вращательные кинематические пары со взаимно перпендикулярными осями и сопряжены с двумя приводами в виде гидроцилиндров, второе и третье звено образуют третью вращательную кинематическую пару, имеющую привод в виде гидроцилиндра и ось вращения, параллельную второй вращательной паре, четвертая, пятая и шестая кинематические пары обеспечивают ориентирующие движения инструмента в пространстве, имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и образованы третьим, четвертым, пятым и шестым звеньями и приводятся во вращение двумя гидромоторами и гидроцилиндром, а вторая рука значительно меньшей грузоподъемности и собственного веса имеет семь степеней подвижности и фиксирующее крепление на конечном звене для сменного инструмента, при этом первые две кинематические пары имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и приводятся во вращение двумя гидроцилиндрами, второе и третье звено образуют телескопическое соединение и обеспечивают поступательное перемещение третьего звена, которое с четвертым звеном образует четвертую вращательную кинематическую пару с приводом в виде гидроцилиндра, пятая, шестая и седьмая вращательные кинематические пары обеспечивают ориентирующие движения инструмента в пространстве, имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и образованы четвертым, пятым, шестым и седьмым звеньями и приводятся во вращение двумя гидромоторами и гидроцилиндром. У двурукого манипулятора одна из рук может быть предназначена для работы с контейнерами с ядерными отходами, тяжелыми инструментами, такими как ковш, бетонолом, гидромолот, стальные ножницы. Вторая рука может быть предназначена для работы с легкими инструментами и деталями, такими как винтоверт, резак, ножницы по металлу, винты, болты, гайки. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение количества выполняемых роботом технологических операций, повышение точности и быстродействия их выполнения за счет улучшенных структурных и кинематических свойств второй руки и двурукого манипулятора в целом. Сущность полезной модели поясняется структурной схемой, представленной на фиг.1. Двурукий манипулятор включает основание О, две руки L и R, из которых рука R большой грузоподъемности и имеет кинематическую цепь из шести вращательных кинематических пар A, B, C, D, E, F и фиксирующее крепление К на конечном звене 6 для сменного инструмента I, переносные движения которого обеспечивают в пространстве первые три вращательные кинематические пары А, В, С, при этом звенья 1 и 2 входят во вращательные кинематические пары А и В со взаимно перпендикулярными осями и сопряжены с двумя приводами в виде гидроцилиндров ГЦ 1 и ГЦ 2. Звенья 2 и 3 образуют третью вращательную кинематическую пару С, имеющую привод в виде гидроцилиндра ГЦ 3 и ось вращения, параллельную второй вращательной паре В. Четвертая, пятая и шестая кинематические пары D,E,F обеспечивают ориентирующие движения инструмента I в пространстве, имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и образованы звеньями 3, 4, 5, 6 и приводятся во вращение двумя гидромоторами ГД 1 и ГД 2 и гидроцилиндром ГЦ 4. Вторая рука L значительно меньшей грузоподъемности и собственного веса имеет семь степеней подвижности и фиксирующее крепление К на конечном звене 7 для сменного инструмента I, при этом первые две кинематические пары А, В имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и приводятся в движение двумя гидроцилиндрами ГЦ I и ГЦ 2. Звенья 2 и 3 образуют телескопическое соединение С с приводом ГЦ 3 и обеспечивают поступательное перемещение звена 3, которое со звеном 4 образует четвертую вращательную пару D с приводом ГЦ 4. Пятая, шестая и седьмая вращательные кинематические пары E,F,G обеспечивают ориентирующие движения инструмента I в пространстве, имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и образованы звеньями 4, 5, 6, 7 и приводятся во вращение двумя гидромоторами ГД 1 и ГД 2 и гидроцилиндром ГЦ 5. У двурукого манипулятора рука R может быть предназначена для работы с контейнерами с ядерными отходами, тяжелыми инструментами, такими как ковш, бетонолом, гидромолот, стальные ножницы, а вторая рука L может быть предназначена для работы с легкими инструментами и деталями, такими как винтоверт, резак, ножницы по металлу, винты, болты, гайки. Устройство работает следующим образом. Стационарно двурукий манипулятор располагается на корпусе мобильного робота или на выходном звене грузоподъемного устройства, и обе его руки находятся в сложенном транспортном состоянии. При необходимости выполнения технологических операций с использованием тяжелых инструментов или объектов, например, перемещение контейнеров с ядерными отходами, разрушение бетона гидромолотом или бетоноломом, перемещение грунта ковшом, к фиксирующему креплению К руки R крепится соответствующий инструмент. Оператор с помощью дистанционного управления включает приводы ГЦ1, ГЦ2 и ГЦЗ и переносными движениями звеньев 1, 2, 3 доставляет инструмент I к месту выполнения операции и затем, используя приводы ГД1, ГД2, ГЦ4 звеньев 4, 5, 6 задает инструменту I заданную ориентацию. Вращательные движения инструмента I обеспечивает привод ГД2, другие движения, например, сжатие-разжатие щек бетонолома или ударное действие пики в гидромолоте, обеспечивает гидропривод, расположенный на самом инструменте. Если необходимо выполнить технологические операции с использованием легких инструментов и деталей, таких как резак, ножницы по металлу, винтоверт, винты, болты, гайки, используется рука L. В этом случае к фиксирующему креплению К крепится соответствующий инструмент I, оператор включает приводы ГЦ1, ГЦ2, ГЦЗ, ГЦ4, и переносными движениями звеньев I, 2, 3, 4 доставляет инструмент I к месту выполнения операции, затем, используя приводы ГД1, ГЦ5, ГД2 ориентирует инструмент в пространстве необходимым образом. При необходимости технологических операций, требующих совместной работы двух рук R и L, таких как открывание-закрывание вентиля на трубопроводе, перенос длинных труб, сгибание длинной арматуры, демонтажные работы, к фиксирующим креплениям К и К крепятся соответствующие захваты, и оператор включает управляющие программы для скоординированной работы всех приводов двух рук. При этом обеспечивается движение инструментов I и I с объектом по заданной траектории при отсутствии их столкновений. После выполнения операций обе руки занимают транспортное сложенное положение. Таким образом обеспечивается работа устройства.
1. Двурукий манипулятор мобильного робота, характеризующийся тем, что он включает основание, две руки, одна из которых большой грузоподъемности и имеет кинематическую цепь из шести вращательных кинематических пар и фиксирующее крепление на конечном звене для сменного инструмента, переносные движения которого в пространстве обеспечивают первые три вращательные кинематические пары, при этом первое и второе звено входят во вращательные кинематические пары со взаимно перпендикулярными осями и сопряжены с двумя приводами в виде гидроцилиндров, второе и третье звено образуют третью вращательную кинематическую пару, имеющую привод в виде гидроцилиндра и ось вращения, параллельную второй вращательной паре, четвертая, пятая и шестая кинематические пары обеспечивают ориентирующие движения инструмента в пространстве, имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и образованы третьим, четвертым, пятым и шестым звеньями и приводятся во вращение двумя гидромоторами и гидроцилиндром, а вторая рука значительно меньшей грузоподъемности и собственного веса имеет семь степеней подвижности и фиксирующее крепление на конечном звене для сменного инструмента, при этом первые две кинематические пары имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и приводятся во вращение двумя гидроцилиндрами, второе и третье звено образуют телескопическое соединение и обеспечивают поступательное перемещение третьего звена, которое с четвертым звеном образует четвертую вращательную кинематическую пару с приводом в виде гидроцилиндра, пятая, шестая и седьмая вращательные кинематические пары обеспечивают ориентирующие движения инструмента в пространстве, имеют взаимно перпендикулярные оси вращения и образованы четвертым, пятым, шестым и седьмым звеньями и приводятся во вращение двумя гидромоторами и гидроцилиндром. 2. Двурукий манипулятор мобильного робота по п.1, отличающийся тем, что одна из рук манипулятора предназначена для работы с контейнерами с ядерными отходами, тяжелыми инструментами, такими как ковш, бетонолом, гидромолот, стальные ножницы. 3. Двурукий манипулятор мобильного робота по п.1, отличающийся тем, что одна из рук манипулятора предназначена для работы с легкими инструментами и деталями, такими как винтоверт, резак, ножницы по металлу, винты, болты, гайки. 4. Двурукий манипулятор мобильного робота по п.1, отличающийся тем, что руки выполнены с возможностью выполнения скоординированных операций открывания-закрывания вентилей, переноса и обрезки длинных труб, сгибания стальных прутьев или труб, демонтажа трубных соединений и кабельных коммуникаций. 
|
