Манипулятор с быстросъемной механической рукой

Полезная модель относится к машиностроению, а более конкретно к робототехнике. Манипулятор содержит основание (1), на котором установлен приводной блок с выходными колесами (2), (3), (4), (5), расположенными последовательно на одной геометрической оси, и соединенную с основанием (1) многозвенную механическую руку (6), звенья которой кинематически связаны с приводным блоком. Механическая рука (6) снабжена переходными коаксиальными валами (7), (8), (9), (10), которые установлены на руке (6) с возможностью вращения относительно общей оси и друг друга. Концы коаксиальных валов (7), (8), (9), (10) образуют ступенчатый выступ, размещенный в ступенчатом гнезде, образованном внутренними поверхностями выходных колес (2), (3), (4), (5). Сопрягаемые поверхности выступа валов (7), (8), (9), (10) и гнезда колес (2), (3), (4), (5) выполнены с элементами (11), (12) шлицевого соединения, входящими в зацепление между собой. Манипулятор обладает расширенными функциональными возможностями за счет увеличения числа степеней подвижности механической руки и ее быстрого монтажа-демонтажа. 4 ил.

Полезная модель относится к области машиностроения, а более конкретно к манипуляторам.

Наиболее близким к полезной модели является манипулятор, содержащий основание, на котором установлен приводной блок с выходными колесами, расположенными последовательно на одной геометрической оси, и соединенную с основанием многозвенную механическую руку, звенья которой кинематически связаны с приводным блоком (патент РФ 2339501, МПК B25J 9/00, опубл. 2008.11.27.).

Недостатком известного манипулятора являются ограниченные функциональные возможности, что объясняется небольшим числом степеней подвижности многозвенной механической руки, а также трудностью съема механической руки с основания, что делает невозможным использование в одном манипуляторе взаимозаменяемых механических рук с разными функциями.

Задачей настоящей полезной модели является создание универсального многофункционального манипулятора, посредством которого можно осуществлять разнообразные действия путем использования на одном основании манипулятора взаимозаменяемых механических рук с разными функциями.

Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей манипулятора за счет увеличения числа степеней подвижности механической руки и обеспечения возможности ее быстрого монтажа-демонтажа.

Указанный технический результат достигается тем, что в манипуляторе, содержащем основание, на котором установлен приводной блок с выходными колесами, расположенными последовательно на одной геометрической оси, и соединенную с основанием многозвенную механическую руку, звенья которой кинематически связаны с приводным блоком, механическая рука снабжена переходными коаксиальными валами, которые установлены на упомянутой руке с возможностью вращения относительно общей оси и друг друга, при этом концы упомянутых валов образуют ступенчатый выступ, размещенный в ступенчатом гнезде, образованном внутренними поверхностями выходных колес, а сопрягаемые поверхности выступа валов и гнезда колес выполнены с элементами шлицевого соединения, входящими в зацепление между собой.

Кроме этого, манипулятор снабжен механическим быстроразъемным соединением, элементы которого выполнены соответственно на сопрягаемых поверхностях механической руки и основания.

Кроме этого, манипулятор снабжен электрическим разъемным соединением, элементы которого выполнены соответственно на сопрягаемых поверхностях механической руки и основания.

Коаксиальное расположение переходных валов позволяет увеличить их количество и тем самым обеспечить максимально возможное число степеней подвижности механической руки.

Разъемное шлицевое соединение ступенчатого выступа переходных коаксиальных валов и ступенчатого гнезда выходных колес позволяет обеспечить не только быстрое и последовательное соединение звеньев механической руки и приводного блока для создания кинематической связи, но и осуществить быстрое предварительное соединение механической руки с основанием.

Быстроразъемное механическое соединение руки и основания позволяет окончательно и быстро осуществить соединение механической руки и основания.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен манипулятор в виде мобильного робота с многозвенной механической рукой (общий вид); на фиг.2 показан приводной блок звеньев механической руки, установленный на основании манипулятора; на фиг.3 представлена часть механической руки, на которой установлены переходные коаксиальные валы; на фиг.4 показан приводной блок в сборе с переходными валами.

Манипулятор, например, в виде мобильного робота содержит основание 1, на котором установлен и закреплен приводной блок, включающий двигатели (на чертеже не показаны) и редукторы, например, червячного типа. Выходные колеса 2, 3, 4, 5 редукторов установлены на основании 1 последовательно с возможностью вращения независимо друг от друга, при этом оси вращения колес 2, 3, 4, 5 расположены на одной геометрической оси. На основании 1 установлена съемная многозвенная механическая рука 6, корпус которой неподвижно соединен с основанием 1, а звенья механической руки 6 кинематически связаны с двигателями приводного блока. Для обеспечения упомянутой кинематической связи механическая рука 6 снабжена переходными коаксиальными валами 7, 8, 9, 10, которые установлены на руке 6 с возможностью вращения относительно общей оси и друг друга. Количество коаксиальных валов 7, 8, 9, 10 может быть разным и достаточно большим, их количество выбирают в зависимости от числа степеней подвижности, необходимых для функционирования механической руки 6, при этом число валов 7, 8, 9, 10 может быть равно или меньше, но не больше числа выходных колес 2, 3, 4, 5 редукторов. Коаксиальные валы 7, 8, 9, 10 установлены так, что их концы с одной стороны образуют ступенчатый выступ. Упомянутые концы валов 7, 8, 9, 10 выполнены с элементами шлицевого соединения, например, с выступами 11.

Выходные колеса 2, 3, 4, 5 установлены так, что их внутренние поверхности образуют ступенчатое гнездо, при этом внутренние поверхности выходных колес 2, 3, 4, 5 снабжены ответными элементами шлицевого соединения, например, пазами 12. Ступенчатый выступ коаксиальных валов 7, 8, 9, 10 установлен в ступенчатое гнездо выходных колес 2, 3, 4, 5 так, что упомянутые элементы 11, 12 шлицевого соединения, выполненные на сопрягаемых поверхностях валов 7, 8, 9, 10 и колес 2, 3, 4, 5, при этом входят в зацепление между собой, образуя шлицевое соединение. Для обеспечения кинематической связи коаксиальных валов 7, 8, 9, 10 со звеньями механической руки 6 на свободных, противоположных от шлицевого ступенчатого выступа, концах коаксиальных валов 7, 8, 9, 10 установлены элементы механической передачи, например, зубчатой (на чертеже не показаны). Механическая рука 6 соединена с основанием 1 посредством быстроразъемного механического соединения, при этом на сопрягаемых поверхностях корпуса механической руки 6 и основания 1 выполнены элементы 13, 14 механического быстроразъемного соединения, например, байонетного типа. Кроме этого, на сопрягаемых поверхностях корпуса механической руки 6 и основания 1 выполнены элементы 15, 16 электрического разъемного соединения, например, контактного типа.

Манипулятор работает следующим образом.

Механическую руку 6 устанавливают на основании 1 манипулятора так, чтобы ступенчатый выступ коаксиальных валов 7, 8, 9, 10 был расположен напротив ступенчатого гнезда выходных колес 2, 3, 4, 5. Затем вводят ступенчатый выступ коаксиальных валов 7, 8, 9, 10 в ступенчатое гнездо выходных колес 2, 3, 4, 5 и поочередно включают в режим вибрации двигатели приводного блока для последовательного совмещения и зацепления элементов 12 шлицевого соединения каждого из выходных колес 2, 3, 4, 5 с элементами 11 шлицевого соединения каждого из коаксиальных валов 7, 8, 9, 10. Далее производят соединение механической руки с основанием 1. Для этого прижимают поверхность корпуса механической руки 6 к ответной поверхности основания 1 и поворачивают руку 6 до фиксации элементов 13, 14 байонетного соединения и контакта элементов 15, 16 электрического соединения. Демонтаж (съем) механической руки 6 осуществляют при отключенных двигателях и в обратном порядке.

1. Манипулятор, содержащий основание, на котором установлен приводной блок с выходными колесами, расположенными последовательно на одной геометрической оси, и соединенную с основанием многозвенную механическую руку, звенья которой кинематически связаны с приводным блоком, отличающийся тем, что механическая рука снабжена переходными коаксиальными валами, которые установлены на упомянутой руке с возможностью вращения относительно общей оси и друг друга, при этом концы коаксиальных валов образуют ступенчатый выступ, размещенный в ступенчатом гнезде, образованном внутренними поверхностями выходных колес, а сопрягаемые поверхности выступа валов и гнезда колес выполнены с элементами шлицевого соединения, входящими в зацепление между собой.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен механическим быстроразъемным соединением, элементы которого выполнены соответственно на сопрягаемых поверхностях механической руки и основания.

3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен электрическим разъемным соединением, элементы которого выполнены соответственно на сопрягаемых поверхностях механической руки и основания.