Манипулятор с осязательным очувствлением

О П И С А Н И Е 234763

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 14.XI.1967 (,№ 1196691/31-16) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 10.1.1969. Бюллстснь № 4

Дата опубликоваш|я описания 23Х.1969

Кл. 42r, 4

МПК G 05g

УДК 621.376.52:62.503.2 (088.8) Комитет по долам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

И. Б. Виноградов, А. Е. Кобринский и Ю. А. Степаненко

Заявитель Государственный научно-исследовательский институт машиноведения

МАНИПУЛЯТОР С ОСЯЗАТЕЛЬНЫМ ОЧУВСТВЛЕНИЕМ

Манипуляторы с осязательным очувствлением, содер>кащие задающую и исполнительную руки и сервоприводы, отслеживающие пространственное положение кисти оператора, и очувствленные по нагрузке, воспринимаемой механизмом схвата, известны.

Однако оператор испытывает значительные паразитные нагрузки. Это связано с инерционностью звеньев задающего механизма, перемещаемого оператором, и соответствующих двигателей, роторы которых ему приходится вращать через повышающие редукторы, Кроме того, оператор должен преодолевать трение в элементах передачи.

Паразитные нагрузки существенно иска>кают информацию о величине рабочего усилия, действующего на механизм схвата, ухудшают динамические качества манипулятора и приводят к повышенной утомляемости оператора.

Предлагаемый манипулятор отличается от известных тем, что его сервоприводы выполнены необратимыми, губки схвата исполнительной руки оснащены системой датчиков давления. Задающая рука имеет разъемный кожух, фиксируемый на тыльной стороне кисти оператора, а также рукоятку, удерживаемую в ладони оператора и соединенную с ко>кухом посредством системы толкателей, управляемых с помощью датчиков исполнительной руки и обеспечивающих в выбранном масштабе перемещение рукоятки относительно кожуха по направлению и с усилиями, пропорциональными нагрузке на механизм схвата.

Такое выполнение манипулятора улучшает его эксплуатационные качества и снижает утомляемость оператора.

В кожухе задающей руки выбраны полости, позволяющие осуществлять движение двух пальцев оператора относительно друг друга и ко>к> а. а также установлен датчик положения пальцев. Это обеспечивает управление положением губок схвата исполнительной руки.

11а чертеже изображена принципиальная

15 схема манипулятора.

Манипулятор содержит задающую 1 и исполнительную 2 руки. Задающая рука имеет разъемныи кожух, >, ви .тренняя поверхность которого плотно, но без давления обхватывает

20 тыльную часть кисти оператора. Рука 4 оператора внутри кожуха дер>кит рукоятку 5.

Кожух закреплен на легкой задающей руке

1, аналогичной по кинематической схеме исполнительной руке 2. В шарнирах задающей

25 руки находятся датчики, например потенциометрические, сигнал с которых поступает на необратимые следящие системы 6. Следящис системы перемещают исполнительную руку, отсле?кивая положенис задающей p? 1<è. Таким

30 образом, перемещая кожух 8 в пространстве, 234763 оператор управляет движением исполнительной руки, 1ак как следящие системы необратимые, а задающая рука и кожух могут быть выпо lllcHbl весьма легкими, то оператор испытывает незначительные мышечные нагрузки.

Рукоятка 5 сл ?кит Ilc для упрс1вления, я тОлько для информирования оператора о нагрузI1ожет перемещятьс51 в ко>кухе il,любых направлениях на величину, достаточную для того, чтобы оператор мог ощущать давление на ладонь. Этн перемещения производятся шестью толкателями 7. TQIKBTE;IH имеют пневмо-, гидро- нлп электропривод и закреплены на кожухе ? таким образом, чтобы рукоятка имела в пространстве шесть движений степеней свободы (три перемещения вдоль трех перпендикулярных координатных осей и три вращения вокруг этих же осей) .

В тслс кожуха имеются полости, в которых могут двигаться два пальца руки оператора (например, большой и указательный) и два рычажка 8 и 9 с закрепленными íà их концах кольцами 10 и 11, в которые могут продеваться большой и указательный пальцы руки оператора. У колец на стороне подушечек пальцев руки имеются толкатели 12 и И, воздейcTI3) lощие иа ко?ку пс1льцев. Рычажки св5!зяны с датчиком поло>кения рабочих губок механизма схвата 14.

Исполнительная рука 2 имеет корпус 15 с механизмом схвата 16, задачей которого является удержание объектов работы. Механизм схвата 16 содержит элемент 17, форма которого аналогична форме рукоятки 5. 1-1а элементе закреплены датчики 18 давления в местях, соответствующих установке толкателей 7 по рукоятке. Сигнал от каждого датчика «ерез усилительное устройство 19 управляет соответствующими толкателями 7. Кроме того, на рабочих губках механизма сУВВТВ 16 имеются датчики 20 давления, управляющие толкателями 12 и 18.

Работа с манипулятором производится следующим образом.

Оператор берет ладонью рукоятку 5, причем большой и указательный пальцы вставляет в кольца 10 и 11. После этого руку обхватывают кожухом.

Двигая в пространстве руку, оператор перемещает кожух ?, который через систему следящих приводов заставляет двигаться исполнительную руку 2. При взаимодействии захвата с обьектом сигналы датчиков давления на его элементе 17 приводят в действие толкатели 7, последние переместят соответствующим образом рукоятку относительно кожуха, в котором закреплена кисть оператора. При этом оператор будет ощущать давление рукоятки так, как если бы он держал ладонью элемент 17. Это давление будет пропорционально (в выбранном масштабе) нагрузке, воздействующей на механизм схвата 16.

Благодаря тактильной чувствительности огератор по характеру давления рукоятки на ладонь будет иметь представление о направлении и величине сил, действующих на механизм CYBBTB 16.

Поскольку, помимо тактильной связи с

10 объектом раооты, оператор имеет еще и зрительную связь, то он будет иметь полное представление об обстановке в обслу>киваемом рабочем пространстве.

Представление о величине схвата оператор

15 получает от толкателей 12 н 1?, вмонтированных в кольца 10 и 11. Эти толкатели воздействуют на подушечки пальцев с силой, пропорциональной показателям датчика 20. Эти показания передаются по каналу 21 связи.

20 Кроме чисто тактильной информации об объекте работы, возмо>кно и комбинирование предложенной системы с обычными обратимыми следящими системами. Например, возможно устройство, аналогичное описанному выше, 25 но отличающееся от него наличием обратимой следящей системы только в канале, управляющем сжатием губок схвата. В этом случае капал 21 осязательной связи, датчики 20 и толкатели 12, 1? не нужны.

Предмет изобретения

1. Манипулятор с осязательным очувствлением, содержащий задающую, исполнительную руки и ссрвопрпводы, отслеживающие проЗ5 странственное положение кисти оператора, и очувствленный по нагрузке, воспринимаемой механизмом схвата, отлича>ощийся тем, что, с целью улучшения его эксплуатационных качеств и снижения утомляемости оператора, 40 сервоприводы выполнены необратимыми, губки схвата исполнительной руки оснащены системой датчиков давления, задающая рука снабжена разъемным кожухом, фиксируемым на тыльной стороне кисти оператора, а также

45 рукояткой, удерживаемой в ладони оператора и соединенной с кожухом посредством системы толкателей, управляемых с помощью датчиков исполнительной руки и обеспечивающих в выбранном масштабе перемещение рукоятки относительно кожуха по направлению и с усилиями, пропорциональными нагрузке на механизм схвата.

2. Манипулятор по п. 1, отличаюи(ийся тем, что, с целью управления положением губок схвата исполнительной руки, в кожухе задающей руки выбраны полости, позволяющие осуществлять движение двух пальцев оператора относительно друг друга и кожуха, а также установлен датчик положения пальцев.

Составитель Е. Ланцбург

Редактор H. Кузнецова Техред Л. Я. Левина Корректор Колабни

Заказ 666!11 Тираж 465 Подписное

ЫНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр, Сапунова; 2