Исполнительный модуль манипулятора

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при создании исполнительных устройств манипуляторов. Техническая задача - расширение функциональных возможностей исполнительного модуля манипулятора. Задача решается тем, что в конструкции, включающей звенья 1 и 2, и соединенных универсальным шарниром с взаимно перпендикулярными осями относительного поворота 4 и 5, приводы размещены на звене 2. Тяга 8 одного привода соединена с рамой 3 универсального шарнира вращательной парой 10 с осью вращения параллельной оси 4, а тяга 11 второго привода соединена со звеном 2 и выходным элементом привода 7 через универсальные шарниры 12 и 13. Фиг.1

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при создании исполнительных устройств (манипуляторов) роботов.

Известен шарнир манипулятора, содержащий предыдущее и последующее звенья с втулками со скошенным торцом зубчатую передачу, привод, кинематически связанный с карданным валом, который посредством дополнительной зубчатой передачи связан со втулкой скошенным торцом предыдущего звена, при этом втулка жестко соединена с последующим звеном и шарнирно соединена с карданным валом, который посредством зубчатой передачи связан с приводом, а зубчатая передача включена в предыдущее звено (см. патент РФ 2169069, В25J 17/00).

Недостатком данного устройства является неравномерность скорости вращения приводного звена при постоянной скорости вращения привода. Это обусловлено тем, что передача крутящего момента осуществляется через карданный вал с одним шарниром, характерной особенностью которого является переменность угловой скорости вращения ведомого звена при постоянной скорости ведущего. При этом степень неравномерности не является постоянной и зависит от угла поворота последующего звена относительно предыдущего. Обеспечение постоянной скорости вращения выходного звена, в этом случае, сопряжено с существенным усложнением системы управления приводом и законом движения вала двигателя, вызывающего дополнительные динамические нагрузки и, в конечном итоге, снижающего надежность функционирования устройства.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является шарнирный механизм манипулятора, содержащий два полых звена (корпуса), соединенных между собой крестовиной универсального шарнира, приводы их относительного поворота размещены в корпусе и снабжены вилкой, шарнирно соединенной с соответствующей осью крестовины универсального шарнира и тягой, соединяющей вилку с валом привода поворота, установленного с возможностью осевого перемещения. При этом оси симметрии вилок и продольные оси приводных валов проходят через точку пересечения осей крестовины шарнира (см. а.с. СССР 1268412, В25J 17/00).

Недостатком известного устройства является невозможность функционирования. Это обусловлено тем, что оси вращения приводных валов и оси симметрии проходят через точку пересечения крестовины шарнира, тем самым их вращение создает крутящий момент в плоскости перпендикулярной продольным осям звеньев, а не относительно осей универсального шарнира.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в обеспечении работоспособности исполнительного модуля манипулятора и создании больших функциональных возможностей.

Техническая задача решается тем, что в известной конструкции исполнительного модуля манипулятора, содержащей два звена, соединенные между собой крестовиной универсального шарнира со взаимно перпендикулярными осями относительного поворота и индивидуальными приводами поворота, каждый из которых включает поступательно движущийся по звену выходной звено, соединенный с ними через вращательную пару тягу, при этом приводы размещены на одном звене, крестовина выполнена в виде рамы, тяга одного привода соединена с рамой вращательной парой с осью вращения параллельной оси относительного поворота, а тяга второго привода соединена со вторым звеном и выходным звеном через универсальные шарниры.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена кинематическая схема исполнительного модуля манипулятора.

Исполнительный модуль манипулятора содержит звенья 1 и 2, соединенные между собой универсальным шарниром, выполненным в виде рамы 3 (фиг. 1). Оси поворота 4 и 5 универсального шарнира 3 взаимно перпендикулярны. Движение вокруг каждой оси поворота обеспечивается индивидуальными приводами, установленными на звене 1 (на фиг. условно не показаны). Выходные звенья приводов, соответственно 6 и 7, движутся по звену 1 поступательно. Выходное звено привода 6 соединено с тягой 8 через вращательную пару 9. В свою очередь тяга 8 соединена с рамой 3 вращательной парой 10. Оси вращения вращательных пар 9 и 10 параллельны оси 4. Тяга 11 соединена с выходным звеном 7 через универсальный шарнир 12 с одной стороны и через универсальный шарнир 13 со звеном 2 с другой.

Исполнительный модуль манипулятора работает следующим образом.

При включении привода, обеспечивающего поворот относительно оси 4, выходное звено 6 совершает поступательное движение по звену 1. Движение выходного звена 6 вызывает плоскопараллельное движение тяги 8 вследствие того, что она соединена одновременно с выходным звеном 6 вращательной парой 9 и с крестовиной 3 вращательной парой 10. Параллельность осей вращения пар 9 и 10 обеспечивают свободное движение тяги 8. Результатом плоскопараллельного движения тяги 8 является движение в кинематической паре 10, вызывающей в свою очередь поворот крестовины 3 в кинематической паре 4. Параллельность осей вращения кинематических пар 9 и 10, оси кинематической пары 4 обеспечивает передачу движения с выходного звена привода 6 крестовине 3 и далее звену 2 без заклинивания в широком диапазоне угла относительного поворота. Большие значения относительного угла поворота смежных звеньев 1 и 2 обеспечивают увеличение диапазона изменения обобщенных координат манипулятора. Обеспечивается работоспособность устройства, расширяется зона обслуживания и угол сервиса в точках позиционирования.

При включении привода, обеспечивающего поворот вокруг оси 5, выходное звено 7 совершает поступательное движение по звену 1. Движение от звена 7 передается на тягу 11 и далее звену 2 через универсальные шарниры 12 и 13. Соединение тяги 11 со смежными звеньями через универсальные шарниры 12 и 13 обеспечивает свободное ее движение при любом угле поворота рамки 3 относительно звена 1 (обусловленное ее поворотом вокруг оси 4). Кроме того, движение выходного звена 7 не изменяет положение рамки 3 относительно звена 1, т.е. не вызывает кинематическую зависимость.

Для сохранения положения звена 2 относительно рамки 3, обусловленное ее поворотом вокруг оси 4, звено 7 совершает компенсирующее движение от собственного привода. Движение выходного звена 7 обеспечивает широкий диапазон угла поворота звена 2 вокруг оси 5, расширяя функциональные возможности исполнительного модуля манипулятора.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает поворот вокруг двух взаимно перпендикулярных осей универсального шарнира и обладает широкими функциональными возможностями.

Исполнительный модуль манипулятора, содержащий два звена, соединенных между собой крестовиной универсального шарнира со взаимно перпендикулярными осями относительного поворота и индивидуальными приводами поворота, каждый из которых содержит поступательно движущееся по первому звену выходное звено и соединенную с ним через вращательную пару тягу, отличающийся тем, что приводы размещены на первом звене, крестовина выполнена в виде рамы, тяга одного привода соединена с рамой вращательной парой с осью вращения параллельной оси относительного поворота, а тяга второго привода соединена со своим выходным звеном и со вторым звеном через универсальные шарниры.