RU177909U1

RU177909U1 - Пространственный механизм манипулятора

Info

Publication number: RU177909U1
Application number: RU2017136465U
Authority: RU
Inventors: Лариса Александровна Рыбак; Марина Борисовна Бородина; Борис Андреевич Шевченко
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2018-03-15

Abstract

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована в роботизированных комплексах для проведения монтажных, буровзрывных, очистных и строительных работ при работе в опасных для человека условиях.Задачей полезной модели является повышение эффективности за счет расширения возможностей манипулятора при выполнении конкретных работ в автоматическом режиме в особых условиях.Пространственный механизм манипулятора содержит подвижное горизонтальное основание 1, которое шарнирно связано с вертикальным основаним 2 с возможностью его отклонения от вертикали. Вертикальное основание 2 имеет привод 3. На вертикальном основании 2 установлен, например с помощью шарнира, трипод 4. Выходное звено 5 шарнирно установлено на рабочей площадке 6 трипода 4 с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной рабочей площадке 6 трипода. На площадке трипода установлен привод 7, обеспечивающий вращение выходного звена 5. Оптимально длину выходного звена выполнить не менее половины длины рабочего инструмента, размещенного в захвате 8. Захват закреплен, например, болтами на свободном конце выходного звена 5.В случае выполнения, например, буровзрывных работ необходимо, чтобы длина дополнительного выходного звена была равна не менее половины длины самого длинного рабочего инструмента, размещенного в захвате.Привод, установленный на рабочей площадке трипода, обеспечивает вращение дополнительного выходного звена относительно его оси по часовой стрелке и против на угол не более 180 градусов. Это связано с тем, что к рабочему инструменту высокой сложности подводятся различные кабели (силовые, систем управления и контроля), а значит, произвольное вращение выходного звена на один или несколько оборотов может привести к их повреждению. Для исключения таких ситуаций дополнительное выходное звено поворачивается в обе стороны на угол не более 180 градусов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована в роботизированных комплексах для проведения монтажных, буровзрывных, очистных и строительных работ при работе в опасных для человека условиях: ядерные и химические полигоны, жерла вулканов, объекты в космосе.

Для повышения точности позиционирования рабочего инструмента, связанного со схватом манипулятора, в состав манипулятора вводятся механизмы параллельной структуры, чаще всего дельта механизмы и триподы (см., например, Bonev, I., Delta Parallel Robot - the Story of Success. Online article available at http://www.parallemic.org/Reviews/Review002.html 2001 г; Патент РФ на изобретение №95116560 «Аварийно-спасательная машина» и другие).

При работе в стесненных условиях проблематично использование дельта механизмов из-за больших поперечных габаритных размеров.

В качестве прототипа выбран манипулятор параллельно-последовательной структуры на базе трипода и на подвижной основе (см. Несмиянов И.А. Особенности структурного исследования манипуляторов параллельно-последовательной структуры. Современное машиностроение. Наука и образование. 2016. №5. С. 715-722). Манипулятор содержит подвижное горизонтальное основание, шарнирно связанное с ним вертикальное основание с приводом, обеспечивающим его отклонение от вертикали. На вертикальном основании установлен трипод, на рабочей площадке которого закреплен захват.

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: подвижное горизонтальное основание, шарнирно связанное, с возможностью отклонения, вертикальное основание имеющее привод, на котором установлен трипод с захватом.

К недостаткам прототипа относится: 1) невозможность размещения и позиционирования рабочего инструмента больших линейных размеров, удерживаемых в схвате манипулятора, например таких как бурильная машина, зарядное устройство барабанного типа; 2) отсутствие возможности поворота всего инструмента относительно оси, перпендикулярной площадке трипода. Например, при проведении буровых работ, необходимо поворачивать инструмент при бурении центральных и оконтуривающих шпуров проходки.

Задачей полезной модели является повышение эффективности за счет расширения возможностей манипулятора при выполнении конкретных работ в автоматическом режиме в особых условиях.

Это достигается тем, что пространственный механизм манипулятора, содержит подвижное горизонтальное основание, шарнирно связанное с вертикальным основанием, с возможностью отклонения его от вертикали и имеющем привод, на котором установлен трипод с захватом. В предложенном решении на рабочей площадке трипода с возможностью вращения относительно ее перпендикулярной оси шарнирно установлено выходное звено, имеющее привод, на свободном конце выходного звена закреплен захват.

В случае выполнения, например буровых работ, необходимо чтобы длина выходного звена была равна не менее половины длины самого длинного рабочего инструмента, размещенного в захвате. Так если, например, шаг проходки, в условиях проведения буровых работ на Луне, установлен 150 см, то длины бурильной машины и зарядного барабана будут около 200 см. В этом случае длина выходного звена должна быть не менее 100 см.

Известно, что к рабочему инструменту высокой сложности подводятся различные кабели (силовые, систем управления и контроля), а значит, произвольное вращение выходного звена на один или несколько оборотов может привести к их повреждению. Для исключения таких ситуаций выходное звено поворачивается в обе стороны на угол не более 180 градусов. При бурении, например, боковых шпуров проходки, бурильную машину, вместе с выходным звеном, необходимо повернуть в обе стороны на угол 90 градусов. А при бурении половых шпуров, бурильная машина должна быть повернута на 180 градусов от исходного положения.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема пространственного механизма манипулятора.

Пространственный механизм манипулятора содержит подвижное горизонтальное основание 1, которое шарнирно связано с вертикальным основаним 2 с возможностью его отклонения от вертикали. Вертикальное основание 2 имеет привод 3. На вертикальном основании 2 установлен, например с помощью шарнира, трипод 4. Выходное звено 5 шарнирно установлено на рабочей площадке 6 трипода 4 с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной рабочей площадке 6 трипода. На площадке трипода установлен привод 7, обеспечивающий вращение выходного звена 5. Оптимально длину выходного звена выполнить не менее половины длины рабочего инструмента, размещенного в захвате 8. Захват закреплен, например, болтами на свободном конце выходного звена 5.

Рассмотрим работу устройства на примере выполнения буровых работ. В захвате 8 закрепляется инструмент больших линейных размеров, например бурильная машина (на фигуре не показана). Подвижное горизонтальное основание 1 останавливается возле переднего фронта проходки. При помощи привода 3 поворачивается на необходимый угол вертикальное основание 2. При помощи трипода 4 рабочая площадка 6 выставляется параллельно плоскости переднего фронта проходки. В соответствии с паспортом на буровые работы выполняется бурение всех горизонтальных шпуров центральной части проходки и оконтуривающих шпуров крыши проходки. Отклонив бурильную машину на соответствующий паспорту угол, при помощи привода 3 и приводов трипода 4, бурятся наклонные шпуры центральной части проходки. Рабочая площадка 6 выставляется параллельно плоскости переднего фронта проходки. При помощи привода 7 выходное звено 5 с бурильной машиной, в захвате 8, поворачивается на 90 градусов от исходного положения по часовой стрелке и выполняется бурение оконтуривающих шпуров правого борта выработки. Аналогично бурятся шпуры левого борта выработки. После поворота звена 5 с бурильной машиной на 180 градусов от исходного положения в любую сторону, бурятся половые оконтуривающие шпуры.

Таким образом, предложенное решение обеспечивает возможность использования инструмента больших линейных размеров и поворот инструмента в захвате относительно оси, перпендикулярной площадке трипода, что существенно расширяет возможности использования рабочего инструмента при выполнении конкретных работ в автоматическом режиме в особых условиях. Тем самым повышается эффективность манипулятора.

Claims

1. Пространственный механизм манипулятора, содержащий подвижное горизонтальное основание, шарнирно связанное с вертикальным основанием, с возможностью отклонения его от вертикали и имеющем привод, на котором установлен трипод с захватом, отличающийся тем, что на рабочей площадке трипода с возможностью вращения относительно ее перпендикулярной оси шарнирно установлено выходное звено, имеющее привод, на свободном конце выходного звена закреплен захват.

2. Пространственный механизм по п. 1, отличающийся тем, что длина выходного звена равна не менее половины длины рабочего инструмента, размещенного в захвате.

3. Пространственный механизм по п. 1, отличающийся тем, что выходное звено выполнено с возможностью вращения на угол не более 180 градусов.