Механическая рука промышленного робота

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК сЮ 4 В 25 J 9/04 // В 25 J 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.::.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф".ся "г» (хо

Рие. 1 (21) 3804313/25-08 (22) 22.10.84 (46) 30.03.86. Бюл. № 12 (71) Институт машиноведения им. А. А. Благонравова (72) А. И. Корендясев, С. В. Маркевич, Б. Л. Саламандра, Ю. В. Столин и Л. И. Тывес (53) 62-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1093534, кл. В 25 J 1/02, 1982. (54) (57) 1. МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА ПРОМЪ|ШЛЕННОГО РОБОТА, содержащая последовательно соединенные с помощью вращательных кинематических пар звенья с приводами их относительного перемещения, смонтированными на предыдущих звеньях, и уравновешивающие массы, установленные на соответствующих звеньях, отличающаяся

„„SU„„1220786 А тем, что, с целью повышения производительности путем уравновешивания кинетических моментов звеньев относительно осей их вращения, звенья снабжены дополнительными массами, выполненными в виде роторов, расположенных на осях шарниров вращения звеньев и кинематически связанных с уравновешиваемыми и предыдущими звеньями так, что частное передаточное отношение от уравновешиваемого звена к ротору отрицательно и равно по модулю отношению момента инерции уравновешивающего ротора к моменту инерции уравновешивающего звена с учетом присоединяемых масс последующих звеньев.

2. Механическая рука по п. 1, отличающаяся тем, что уравновешивающая масса расположена внутри шарнира вращения,р

С2 звеньев.

1220786

Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторостроению, и предназначено для усовершенствования механических рук промышленных роботов, используемых для автоматизации основных и вспомогательных операций.

Цель изобретения — повышение производительности манипулятора путем уравнове шивания кинетических моментов звеньев относительно осей их вращения.

Для достижения указанной цели в механических руках, структуры которых содержат более трех вращательных кинематических пар с последовательно перпендикулярными осями, необходимо обеспечить а. Статическую балансировку всех звеньев, кроме первого, относительно осей присоединяющих шарниров (с учетом присоединенных масс последующих звеньев); б. Равенство друг другу центральных осевых моментов инерции звеньев (начиная со звена, ось вращения которого перпендикулярна оси вращения первого звена) относительно осей, перпендикулярных оси присоединяющего шарнира, так же с учетом присоединенных масс последующих звеньев; в. Равенство друг другу всех трех главных центральных моментов инерции звеньев, начиная со звена, ось вращения которого имеет переменный угол с осью вращения первого звена; г. «Нулевой кинетический момент» (упомянутый в в) звеньев относительно оси, связанной с предыдущим звеном.

30

Необходимость выполнения этих условий для устранения динамического взаимовлияния приводов следует из схемы, показанной 40 на фиг. 1, где первые два подвижных звена представляют собой жесткие невесомые стержни с сосредоточенными по краям массами гп! и m2, а третье звено — твердое тело массы m3, имеющее ось симметрии в плоскости, перпендикулярной третьей вращательной паре. С третьим звеном связана система декартовых координат (o3x3y3z3) с началом в центре масс звена. Ось уЗ направлена вдоль оси симметрии звена, ось

z3 параллельна оси третьей кинематической пары, ось хз дополняет систему. Обозначив через p3 — расстояние от оси шарнира до центра масс третьего звена; I„, I„, I, центральные моменты инерции третьего звена; ql, q2, q3 — относительные углы поворота звеньев в шарнирах, кинетическая энергия третьего звена ТЗ определяется формулой

ТЗ = — Zm3!Ц ((f! + f2cosq2 +

На фиг. 1 показана расчетная схема; на фиг. 2 — кинематическая схема механической руки; на фиг. 3 — вариант установки роторов. !5

+ p3cosq2cosq3) + рЗз!и цз) +

+Ц2 (2 + p3cosq3) + 2q lq2 (f2 +

+P3COSq3) P3Smg2CoSq3 + q3P3 +

+ 2qlq3 ((4 + F2cosq2) p3cosq3 +

pçcpsq )j + (i*(qipinqzsinqз +

+ Ц2созЦ3) + Ig (q smq2cosq3 — — Ц2з!пЦЗ) + 1г(Ц!со$Ц2 + ЦЗ) )

Из формулы видно, что для того, чтобы кинетическая энергия всей системы не зависела от положения последнего звена и, следовательно, инерционные нагрузки на приводы первого и второго звеньев не зависели от положения третьего звена, необходимо выполнение по отношению к третьему звену условия (а) и (б): p3 = 0 и I„= 1 .

Кроме того, для того, чтобы упомянутые нагрузки не зависели от скорости (q3) третьего звена, необходимо выполнение условий (в): I,i = I, = I, и (г) равенства нулю выражения 2I;qlq3cosq2. Если выполнение условия (в) требует установку дополнительных уравновешивающих масс вдоль оси z, то для выполнения условия (г) следует вводить в систему механизм с уравновешивающими маховиками.

Механическая рука промышленного робота состоит из основания 1, последовательно соединенных с помощью вращательных пар звеньев 2 — 4 с соответствующими приводами 5 — 7 их вращения, тросовой передачи 8, уравновешивающих масс 9 и 10 звена 3, уравновешивающих масс !1 и 12 звена 4, уравновешивающих поворотных дисков 13 и 14 звена 4 и кинематической передачи 15, связывающей диски 13 и 14 с звеньями 3 и 4.

Бариант установки уравновешивающих дисков-роторов показан на фиг. 3, где в качестве дополнительных установленных уравновешивающих роторов использованы ротор 16 приводного двигателя и генератор 17 волн волнового редуктора 18, установленные в шарнире уравновешивающего звена и связанные с ним отрицательным передаточным отношением.

Механическая рука работает следующим образом.

Уравновешивающие массы 9 — 10 и 1!—

12 подб!ираются таким образом, чтобы удовлетворить как условиям (а) статического равновесия звеньев 3 и 4, так и условиям (6) ра венства осевых моментов инерции этих звеньев. Массы и моменты инерции уравновешивающих дисков 13 — 14 выбираются из условий (в) и (г) равенства друг другу всех трех главных моментов инерции звена 4 и равенства друг другу кинетических моментов относительно оси вращения звена 4 с уравновешивающими массами 11 — 12 и уравновешивающих дисков 13 — 4, причем привод уравновешивающих дисков 13 — 14 осуществляется за счет специально органи1220786

Составитель Ю. Вильчинский

Техред И. Верес Корректор С. Черни

Тираж 1030 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 15! 8/11 зованной цепи 15 кинематической связи звеньев 3 и 4, а направление вращения дисков 13 — 14 противоположно направлению вращения звена 4. При такой настройке приводы 5 —.7 не испытывают взаимных динамических влияний через механическую руку.