Съемный модуль для робота
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в клещевых захватных механизмах манипуляторов малогабаритных роботов при выполнении работ по дистанционной очистке поверхностей, особенно в затесненных условиях и высокой радиации, где присутствие человека невозможно.
Устройство позволяет обеспечить манипуляторы легких малогабаритных роботов отрывными механизмами со значительными вертикальными усилиями без нарушения их устойчивости.
Устройство простое в изготовлении, легко отмывается и не требует больших материальных затрат.
Устройство представляет собой съемный модуль для робота, содержащий приводной шарнирно-рычажный механизм ромбоидного типа и подхват с рабочей площадкой. Устройство снабжено поворотной скобой, на передней полке которой закреплен подхват, и опорными роликами, поворотно закрепленными на свободных плечах рычагов приводного ромбоидного механизма.
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в манипуляторах промышленных роботов как дополнительная оснастка для расширения их функциональных и технологических возможностей, что очень важно, например, при выполнении на дистанции работ по очистке поверхностей с локальными загрязнениями в твердом виде (куски и крошка бетона, пыль), преимущественно в труднодоступных местах, опасных для пребывания человека, например, повышенный уровень радиации и/или высокая загрязненность в воздухе.
Наиболее эффективно модуль может быть использован при выполнении указанных выше работ в затесненных условиях, когда куски бетона и других сгруппированных фракций радиоактивных и/или токсичных загрязнений, имеющих значительную адгезию к очищаемой поверхности, невозможно подхватить захватным механизмом манипулятора робота по всему периметру загрязнений, а возможен подход лишь с одной стороны.
Известны съемные грузозахватные устройства, содержащие приводной шарнирно-рычажный механизм ромбоидного типа, одна из шарнирных осей которого связана с подвесом и к ней подпружинена пара, соединяемых ею рычагов, а противоположная шарнирная ось этого ромбоида соединяет пару рычагов со свободными плечами, на каждом из которых закреплен подхват с рабочей площадкой, (см. Справочник А.А.Вайсона, А.Ф.Андреева «Крановые грузозахватные устройства» М., «Машиностроение», 1982 г., стр.167, рис.3, 64б) см. справочник Ю.Г.Козыревы «Промышленные роботы», М., «Машиностоение»,
1988 г. стр.184, табл.12).
Данные механизмы применяются для оперирования с грузами прямоугольной и круглой формы (блоками, болванками, ящиками, рулонами и т.д.), при этом груз зажимается путем стягивания свободных плечей рычагов в горизонтальном направлении при перемещении за подвес этого механизма в вертикальном направлении для подъема груза от поверхности и дальнейшего перемещения крановым устройством.
Однако, при использовании малогабаритных роботов для отрыва кусков загрязнений с высокой адгезией с очищаемой поверхностью, такие механизмы не могут обеспечить требуемые вертикальные усилия, так как их кинематика такова, что в процессе работы возникающие значительные вертикальные усилия передаются на манипулятор и, следовательно, на малогабаритный робот, который вследствие этого теряет свою устойчивость и опрокидывается. Кроме того, механизмы, указанные выше, используют при возможности подхвата груза с двух сторон.
Съемный грузозахватный механизм, описанный в справочнике Ю.Г.Козырева «Промышленные роботы» М, Машиностроение» 1988 г., стр.184, табл.12 является наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату и этот механизм выбран за прототип.
Задача новой разработки состоит в исключении опрокидывания малогабаритного робота при выполнении работ по очистке поверхностей от твердых радиоактивных загрязнений, особенно в условиях подхода и подхвата кусков загрязнений с одной стороны, так как при этом требуется большие вертикальные усилия, которые и являются причиной опрокидывания. Кроме того, необходимо избавиться от использования дорогостоящих универсальных роботов, которые значительно увеличивают материальные затраты на проведение вышеуказанных работ.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что она позволяет малогабаритному мобильному роботу осуществлять отрыв кусков
загрязнений со значительными вертикальными усилиями, которые на монитор робота не передаются, а замыкаются между подхватом с куском загрязнения, который лежит на его рабочей площадке, и опорными элементами на очищаемой поверхности. Это приводит к повышению устойчивости малогабаритного робота и исключению его опрокидывания.
Кроме того, данное техническое решение, исключает потребность в дорогостоящих универсальных крупногабаритных роботах, что значительно снижает материальные затраты на проведение указанных выше работ.
Указанный выше технический результат достигается тем, что предлагаемый съемный модуль для робота, содержащий подхват с рабочей площадкой и приводной шарнирно-рычажный механизм ромбоидного типа одна из шарнирный осей которого связана с подвесом и к ней подпружинена пара соединяемых ею рычагов, а противоположная шарнирная ось этого ромбоида соединяет рычаги, каждый из которых имеет свободное плечо, снабжен скобой, полки которой поворотно закреплены на оси, соединяющей рычаги со свободными плечами, на передней полке этой скобы жестко закреплен подхват, центр тяжести которого ниже оси поворота скобы, а на свободных плечах рычагов под углом относительно рабочей площадки подхвата параллельно друг другу закреплены опорные элементы.
Причем подвес ромбоида выполнен в виде отогнутой к подхвату П-образной направляющей, внутри между полками которой жестко закреплен элемент взаимодействия ригельного замка, а опорные элементы на свободных плечах рычагов выполнены в виде вращающихся роликов.
Введение в механизм скобы, закрепление ее с возможностью поворота на оси, соединяющей рычаги со свободными плечами, а также жесткое крепление на одной из полок скобы подхвата, обеспечивают жесткость этой конструкции в полости перпендикулярной плоскости ромбоида, а также стабильно вертикальное положение подхвата во время работы.
Размещение на свободных плечах рычагов ромбоида опорных элементов параллельно друг другу и под углом к рабочей площадке подхвата,
обеспечивает оптимальный режим передачи усилий на эти элементы и замыкания их между подхватом и опорными элементами.
Выполнение подвеса ромбоида в виде отогнутой к подхвату П-образной направляющей, внутри между полками которой помещен элемент взаимодействия ригельного замка, позволяет предложенный механизм легко надеть на губку схвата клещевого захватного механизма манипулятора робота и с помощью ответного элемента взаимодействия ригельного замка на губке закрепить модуль на ней, а второй губкой того же механизма охватить ее с обратной стороны как струбцину.
Выполнение опорных элементов в виде вращающихся роликов, размещенных на свободных плечах рычагов ромбоида, позволяет не только опорным элементам воспринимать на себя вертикальные усилия во время отрыва куска загрязнения от очищаемой поверхности, но и легко перемещаться по ее неровностям.
Признаки, указанные в формуле полезной модели, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного выше технического результата, а их совокупность не известна из других источников информации.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими чертежами:
На фиг.1 показан вид сзади предлагаемого съемного модуля;
На фиг.2 показан вид сбоку того же модуля.
Съемный модуль, например, для клещевого захвата механизма манипулятора робота состоит из приводного шарнирно-рычажного механизма ромбоидного типа, шарнирная ось 1 (см. фиг.1) которого связана с подвесом 2 и к ней пружиной 3 возврата (см. фиг.1,2) подпружинены, шарнирно соединяемые ею рычаги 4 и 5" (см. фиг.1) Рычаг 4 осью 6 шарнирно связан с рычагом 7, а рычаг 5 осью 8 шарнирно связан с рычагом 9 того же ромбоида. Рычаги 7 и 9 соответственно со свободными плечами 10 и 11 шарнирно связаны между собой осью 12.
При этом длина свободных плечей 10 и 11, по крайней мере, в 2 раза меньше длины плечей рычагов 7 и 9 соответственно. На свободных плечах 10, 11 рычагов 7 и 9 закреплены соответственно опорные элементы в виде вращающихся на осях 13 и 14 соответственно роликов 15 и 16. Между плечами 10, 11 соответственно рычагов 7 и 9 на оси 12 поворотно закреплена и зафиксирована соответственно гайками 17 и 18 скоба 19 (см. фиг.2), на передней полке 20, которой жестко закреплен подхват 21. Оси 13 и 14 вращения соответственно роликов 15 и 16 закреплены соответственно на плечах 10, 11 соответственно рычагов 7 и 9 параллельно друг другу и под углом относительно рабочей площадки 22 подхвата 21. Подвес 2 съемного модуля выполнен в виде П-образной направляющей 23 внутри между полками которой размещен ответный элемент 24 взаимодействия его с элементом ригельного замка на губке механизма манипулятора робота (на фиг. не показан).
Предлагаемый съемный модуль работает следующим образом: возвратная пружина 3, закрепленная на оси 1, соединяющей верхнюю пару рычагов 4, 5 ромбоида, удерживает механизм съемного модуля в сложенном состоянии, при котором нижняя пара рычагов 7, 9 поджата к верхней. Съемный модуль размещен в ложементе на роботе. По команде губки захватного механизма манипулятора подаются к модулю, и одна из губок захватного механизма манипулятора входит в П-образную направляющую 23 таким образом, что ответный элемент 24 взаимодействия ригельного замка, размещенный в направляющей 23, входит в зацепление с ответным элементом взаимодействия, размещенным на губке захватного механизма манипулятора того же робота.
Далее подается команда на сведение губок захватного механизма манипулятора в горизонтальном направлении, при этом другая губка подходит к направляющей 23 с обратной стороны и таким образом,
направляющая 23 подвеса 2, а вместе с ней и весь модуль, зажимаются в губках захватного механизма, три этом опорные ролики 15 и 16 находятся выше нижней губки. Робот, с закрепленным на нем съемным модулем готов к выполнению на дистанции работ по очистке поверхностей от кусков твердых загрязнений в условиях затесненности, когда подход к куску возможен лишь с одной стороны. Предварительно загрязнения небольшой дисперсности могут быть сгруппированы в монолит клеевым обволакивающим составом. Далее малогабаритный мобильный робот со съемным модулем на схватах манипулятора направляют в загрязненную зону для отрыва каждого куска от поверхности. При подходе к куску твердого загрязнения робот останавливают и с помощью манипулятора опускают сменный модуль у края куска загрязнения и подхватом 21, закрепленным на полке 20 скобы 19, поворотной на оси 12, внедряются под кусок загрязнения при этом рабочая площадка 22 под собственным весом подхвата 21 занимает положение параллельное очищаемой поверхности при любом положении модуля. Когда спинка подхвата 21 коснется края куска твердого загрязнения подается команда на вертикальное перемещение захватного механизма манипулятора робота вместе со сменным модулем. При этом подвес 2 вытягивает ромбоид в вертикальном направлении, рычаги его 4, 5 и 7 и 9 поворачиваются соответственно вокруг своих осей 1, 6, 8, 12 и опорные ролики 15, 16 вращающихся соответственно на осях 13, 14, закрепленных соответственно на свободных плечах 10, 11 соответственно рычагов 7 и 9 упираются в очищаемую поверхность, принимая вертикальные усилия на себя. Подхват 21 отрывает куски загрязнения от поверхности с усилием, например, в два раза превышающим вертикальное усилие на губке клещевого захватного механизма манипулятора за счет того, что свободные плечи 10 и 11 рычагов 7 и 9 в два раза меньше расстояния между осями 6-12, 8-12, соединяющими эти рычаги. При этом усилия отрыва замыкаются между куском загрязнения на площадке 22 подхвата 21 и
роликами 15 и 16, упирающимися в очищаемую поверхность, что исключает перегрузку малогабаритного легкого робота, а следовательно и его опрокидывание. После того как кусок оторвали от поверхности, робот отводят от куска, при этом модуль под действием пружины 3 складывается, поднимая рычагами 4, 5, 7, 9 подхват 21 и опорные ролики 15, 16 на свободных плечах 10 и 11 вверх. Подается команда на робот и он подходит к следующему куску. После отрыва от очищаемой поверхности всех кусков твердых загрязнений подается команда на выведение робота из зоны.
В настоящее время изготовлен опытный образец предложенного устройства, который прошел испытания и доказал не только промышленную применимость, но и полностью подтвердил указанный выше технический результат.
Таким образом, созданная дополнительная оснастка для осуществления отрыва твердых загрязнений любой фракции, с помощью легких мобильных роботов, работающих в затесненных условиях с возможностью подхвата твердого загрязнения только с одной из его сторон. Данное устройство обеспечивает малогабаритному роботу большие отрывные усилия, обеспечивая при этом его устойчивость и полностью, исключая его опрокидывание.
Устройство простое в изготовлении, легко монтируется и демонтируется на губке захватного механизма манипулятора робота, легко отмывается и исключает необходимость применения для выполнения этих работ крупногабаритных сложных роботов, снижая тем самым расходы по проведению этих работ.
Из вышеизложенного следует, что заявленная полезная модель направлена на решение поставленной задачи и соответствует требованиям патентоспособности по действующему законодательству.
1. Съемный модуль для робота, содержащий подхват с рабочей площадкой и приводной шарнирно-рычажный механизм ромбоидного типа, одна из шарнирных осей которого связана с подвесом и к ней подпружинена пара соединяемых ею рычагов, а противоположная шарнирная ось этого ромбоида соединяет рычаги, каждый из которых имеет свободное плечо, отличающийся тем, что он снабжен скобой, полки которой поворотно закреплены на оси, соединяющей рычаги со свободными плечами, на передней полке жестко закреплен подхват, центр тяжести которого ниже оси поворота этой скобы, а на свободных плечах рычагов под углом относительно рабочей площадки подхвата параллельно друг другу закреплены опорные элементы.
2. Съемный модуль по п.1, отличающийся тем, что подвес ромбоида выполнен в виде отогнутой к подхвату П-образной направляющей, внутри между полками которой жестко закреплен элемент взаимодействия ригельного замка.
3. Съемный модуль по п.1, отличающийся тем, что опорные элементы на свободных плечах рычагов выполнены в виде вращающихся роликов.
