SU1042989A1 - Рука манипул тора - Google Patents

Abstract

РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержаща  подвижные звень , выполненные в виде цилиндрических корпусов с концентрически расположенными в них трубчатыми валами, на концах которых жестко, закреплены зубчатые колеса, причем каждый цилиндрический корпус подвижного звена св зан с цилиндрическим тройником, причем в тройниках расположены дифференциальные механизмы, включающие сателлитные конические зубчатые колеса дл  передачи транзитных движений через звень , отличающа с  тем, что, с целью снижени  энерго- и металлоемкости и повыщени  точности за счет облегчени  конструкции, дифференциальные механизмы снабжены пустотелыми жестко соединенными по середине перемычками силовыми водилами, имеющими зубчатые колеса и размещенными на торцах тройников, причем на цилиндрических тройниках выполнены зубчатые венцы, при этом тройники и силовые водила дифференциальных механизмов образуют вращательные пары, оси которых  вл ютс  ос ми.изгиба последующего подвижного звена, при этом передаточные отношени  цилиндричеса S ких зубчатых колес водил равны передаточному отнощению зубчатых венцов тройни (Л ков предыдущего и последующего подвижного звена.

Description

4 IsD

;о

00 со

Изобретение относитс  к манипул торостроению и может быть использовано в Качестве исполнительных органов (ИО) манипул торов и роботов.

Одной из основных проблем в этой области  вл етс  проблема создани  исполнительных органов, приближающихс  по своим параметрам к руке человека.

Известна рука манипул тора, содержаща  подвижные звень , выполненные в виде цилиндрических корпусов с концентрически расположенными в них трубчатыми валами , на концах которых жестко закреплены зубчатые колеса, причем каждый цилиндрический корпус подвижного звена св зан с цилиндрическим тройником, причем в троиниках расположены дифференциальные механизмы , включающие сателлитные конические зубчатые колеса дл  передачи транзисторных движений через звень  1. Недостатками известного устройства  вл ютс  расщепление плечевого звена на два параллельных участка, эксцентричное рас шложение кистевого звена относительно продольной оси предплечь , повышенна  масса и габариты плеча, недостаточно оптимальна  силова  взаимосв зь движений. Целью изобретени   вл етс  снижение энерго- и металлоемкости и повыщение точности за счет облегчени  конструкции. Цель достигаетс  тем, что рука манипул тора , содержаща  подвижноые звень , выполненные в виде цилиндрических корпусов с концентрически расположенными в них трубчатыми валами, на концах которых жестко закреплены зубчатые .колеса, причем каждый цилиндрический корпус подвижного звена св зан с цилиндрическим тройником , причем в тройниках расположены дифференциальные механизмы, включающие саттелитные конические зубчатые колеса дл  передачи транзитных движений через звень , дифференциальные механизмы снабжены пустотелыми жестко соединенными по середине перемычками силовыми водилами , имеющими зубчатые колеса, и размещенными на торцах тройников, причем на цилиндрических тройниках выполнены зубчатые венцы, при этом тройники и силовые водила дифференциальных механизмов образуют вращательные пары, оси которых  вл ютс  ос ми изгиба поступающего .подвижного звена, при этом передаточные отнощени  цилиндрических зубчатых колес водил равны передаточному отнощению зубчатых венцов тройников предыдущего и последующего подвижного звена. На чертеже показана кинематическа  структура двухшарнирного участка предлагаемой руки манипул тора. Устройство содержит подвижные звень  1, 2 и 3 выполненные в виде цилиндрических корпусов с концентрически расположенными в них трубчатыми валами, на концах которых жестко закреплены ведущие и ведомые конические зубчатые колеса..

Каждое подвижное звено оканчиваетс  цилиндрическими тройниками 4, 5, б и 7, соединенными цилиндрическими корпусами либо жестко, либо через подщипники. (В последнем случае образуетс  вращательна  пара относительно продольной оси подвижного звена). Внутри тройников 4-7 равномерно по обе стороны от продольной оси расположены сателлитные конические зубчатые колеса трехзвенных дифференциальных механизмов , служащих дл  передачи через шарнир транзитных движений. Вдоль по обе стороны от двух соседних тройников 4, 5 и 6, 7, образующих один щарнир, расположены силовые водила 8-11. Силовые водила выполнены в виде полых корпусов с жестко закрепленными на концах трубчатыми валами 1219 . Трубчатые валы 12-19 соосно установлены в тройниках 4-7 и образуют с ними вращательные пары, оси которых  вл ютс  ос ми изгиба подвижного звена 1-3. Причем суммарный угол изгиба подвижного звена 1-3 складываетс  из угла изгиба подвижного звена 1-3 относительно нижней оси щарнира и из угла изгиба силовых водил 8-11 относительно верхней оси щарнира . Периферийные сателлитные зубчатые колеса 20-23, расположенные на горизонтальных ос х тройников 4 и 6, жестко посажены на трубчатые валы 12, 13 и 16, 17 силовых водил 8,9 и 10,11. Сателлитные зубчатые колеса трехзвенных дифференциальных механизмов транзитных движений через концент 1ически расположенные трубчатые валы 12-19 жестко соединены с цилиндрическими зубчатыми колесами, расположенными в полых корпусах силовых водил 8-11. Верхние и нижние цилиндрические зубчатые колеса одного р да сцеплены друг с другом через промежуточную паразитную передачу. На цилиндрической части тройников 4-7 по обе стороны от продольной оси имеютс  зубчатые секторы, попарно вход щие в зацепление друг с другом. Дл  компенсации противоположно направленных осевых сил, действующих вдоль горизонтальных осей щарниров, образующих Р передаче вращающих моментов попарно работающими сателлитами зубчатыми колесами 20-23 и дл  придани  требуемой жесткости щарнирам, силовые водила 8 и 9, а также 10 и 11 жестко соединены с двух противоположных сторон перемычками 24. Герметизаци  щарниров,, как и в известном устройстве, осуществл етс  дл  движений изгиба подвижных звеньев - по внешним диаметрам трубчатых валов 12-19; дл  движений вращени  подвижных звеньев - по внешним или внутренним диаметрам продольных цилиндров т,ройников 4,5 и 7. Рука манипул тора работает следующим образом.

При вращении двух ведущих трубчатых валов 25 и 26 в разные стороны с одинаковой по величине скоростью сателлитные зубчатые колеса 20 и 21 поворачиваютс  относительно горизонтальной оси шарнира в одну сторону, в ту же сторон.у разворачиваютс  и жестко св занные с ними силойые водила 8 и 9. Поворот водил 8 и 9 относительно верхней горизонтальной оси шарнира и неподви,жн6м тройнике 4 вызывает поворот в ту же сторону нижнего тройника 5 относительно его горизонтальной оси.

Характерно отметить, что предельна  величина угла изгиба может составить 1180°, что  вл етс  преимуществом предлагаемой схемы устройства.

При вращении трубчатых валов 25 и 26 с одной и той же скоростью и в одном и том же направлении сателлитные зубчатые колеса 20 и 21, а с ними и силовые водила 8 и 9, стрем тс  развернутьс  в разных направлени х , но так как это невозможно (водила св заны жесткими перемычками 24), то образуетс  вращающий момент, привод щий во вращейие тройник 4 шарнира относительно его продольной оси. Так обеспечиваетс  вращение шарнира относительно продольной оси предыдущего подвижного звена или продольной неподвижного основани .

Вращением ведущих трубчатых валов 27 и 28 обеспечиваетс  работа нижнего шарнира . Принцип его работы аналогичен рассмотренному принципу работы верхнего шарнира.

Каждое автономное движение в шарйире (вращение шарнира относительно продольной оси предыдущего подвижного звена , изгиб последующего подвижного звена относительно горизонтальных осей щарнира ) обеспечиваютс  совместной работой двух приводов. Причем при одинаковых скорост х приводов существует либо движение вращени , либо движение изгиба, а при разных скорост х в щарнире одновременно существуют оба вида движений.

Если требуетс  исключить какоеЛибо из движений, то два соответствующих трубчатых вала, например 25 и 26, при этом должны быть состыкованы с одним приводом таким образом, чтобы обеспечивалось либо их одинаковое и согласное вращение (сохран етс  только вращение шарнира относительно продольной оси предыдущего звена), либо одинаковые по величине и про-тивоположные по направлению вращени  (сохран етс  только движение изгиба пocлe дуюш ,его подвижного звена относительно горизонтальных осей шарнира).

Из рассмотрени  принципа работы пред . лагаемого устройства следует, что при вращении шарнира относительно продольной

оси предыдущего звена и остановленньЬ(

приводах всех последующих движений все

ведущие трубчатые валы 27 и 28, кроме

двух периферийных 25 и 26, остановлены,

все сателлитные зубчатые колеса 20 и 21

тройника 4 будут паразитно обкатыватьс  вокруг соответствующих зубчатых колес остановленных трубчатых валов 25 и 26. Таким образом, в предлагаемом устройстве,

как и в известном, существует пар взитнал

кинематическа  взаимосв зь движений в

последующих звень х при вращении предыдущих .

При выполнении движений изгиба подвижного звена относительно оси шарнира и остановленных приводах всех последующих подвижных звеньев 2 и 3, все-сателлитные зубчатые колеса 20 и 21 тройника 4 неподвижны, а цилиндрические паразитные зубчатые колеса при повороте силовых водил 8 и 9 обкатываютс  относительно неподвижных зубчатых цилиндрических

колес, жестко сочлененных трубчатыми валами с сателлитами коническими колесами 20 и 21 тройника 4. Очевидно, что сателлитные зубчатые колеса 22 и 23 тройника 5 будут поворачиватьс  синфазно с ним,если обеспечить равенство по величине и по знаку передаточных отношений между зубчатыми секторами тройников 4 и б и ведущим и ведомым цилиндрическими зубчатыми колесами верхней и нижней осей шарнира. Таким образом, при равенстве отношений в манипул торе отсутствует паразитна  кинематическа  взаимосв зь последующих движений при изгибу предыдущих подвижных звеньев.

Отсутствие кинематической взаимосв зи при изгибе подвижных звеньев создает в

предлагаемом устройстве возможность максимального использовани  силовой взаимосв зи .

Это более оптимальный вариант распределени  нагрузок по приводам движений. В результате потребл ема  мо цность предлагаемого устройства при прочих равных услови х, более чем на 30% ниже , чем у известных и в 3 раза ниже чем у манипул торов со встроенными в суставы приводами . При этом обеспечиваетс  минимум массогабаритных параметров руки при высокой надежности работы в экстремальной среде.

1

rxJ

9 Z1

-x

4:

/4

/

Claims (1)

1. РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая подвижные звенья, выполненные в виде цилиндрических корпусов с концентрически расположенными в них трубчатыми валами, на концах которых жестко, закреплены зубчатые колеса, причем каждый цилиндрический корпус подвижного звена связан с цилиндрическим тройником, причем в тройниках расположены диффе- ренциальные механизмы, включающие сателлитные конические зубчатые колеса для передачи транзитных движений через звенья, отличающаяся тем, что, с целью снижения энерго- и металлоемкости и повышения точности за счет облегчения конструкции, дифференциальные механизмы снабжены пустотелыми жестко соединенными по середине перемычками силовыми водилами, имеющими зубчатые колеса и размещенными на торцах тройников, причем на цилиндрических тройниках выполнены зубчатые венцы, при этом тройники и силовые водила дифференциальных механизмов образуют вращательные пары, оси которых являются осями.изгиба последующего подвижного звена, при этом передаточные отношения цилиндричес- _с ких зубчатых колес водил равны передаточ- SS ному отношению зубчатых венцов тройников предыдущего и последующего подвижного звена.

   SU „,.1042989