SU1088928A1

SU1088928A1 - Master control member of manipulator

Info

Publication number: SU1088928A1
Application number: SU833548035A
Authority: SU
Inventors: Вадим Петрович Максимов; Валерий Аксентьевич Моисеенков; Сергей Захарович Поздняков; Валерий Николаевич Шведов
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1984-04-30

Abstract

ЗАДАЮЩИЙ ОРГАН МАНИПУЛЯТОРА, содержап1ий звень , последовательно соединенные между собой посредством кинематических пар, и руко тку управ лени , о т 71 и ч а ю щ и и с тем, 4TOj с целью улучшени динамических характеристик и удобства управлени , он снабжен по числу кинематических пар ограничител ми максимальной скорости взаимного перемегдеки звеньев, выполненными каждьШ в виде корпуса, редуктора-мультипликатора и центробежно-фрикционного регул тора частоты вращени , имеющего инерционные массы и подвижные и неподвижные фрикционные элементы, причем неподвижные фрикционные элементы св заны с корпу-г сом, а подвижные - с инерционными массами центробежно-фрикционного ре гул тора , которые посредством дополнительно введенных упругих элементов св заны с быстроходным валом редуктора-мультипликатора , тихоходный вал которого соединен с одним звеном, пары, а второе звено этой пары св зг но с корпусом.THE ASSIGNATOR OF THE MANIPULATOR, the content of the links connected in series with each other by means of kinematic pairs, and a control handle, about 71 and a time and 4TOj with the aim of improving dynamic characteristics and ease of control, it is equipped with the number of kinematic pairs limiters of the maximum speed of mutual remegades of the links, made each in the form of a housing, a gearbox-multiplier and a centrifugal-frictional rotational speed regulator, having inertial masses and moving and stationary frictions e elements, with fixed friction elements associated with the body, and movable elements with inertial masses of the centrifugal-friction controller, which are additionally connected with elastic elements connected with a high-speed shaft of the gearbox-multiplier, the low-speed shaft of which is connected to one link , a pair, and the second link of this pair is connected with the body.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к копирующим манипул торам . Известен задающий орган манипул тора копирующего,типа, содержащий звень , последовательно соединенные между собой посредством кинематических пар, и руко тку управлени jj. Недостатком известного манипул тора вл етс рассогласование в рабо те исполнительного и задающего органов манипул тора, т.е. исполнительный орган отстает от задающего по положению во времени, вследствие чего оператор не имеет возможности уверенно и точно определить, в ка1кую точку рабочей зоны придет запоздавший исполнительный орган. Это приводит к существенному увеличени о ошибок перерегулировани и иарушению стабильного взаимодействи задающего органа манипул тора с исполнитель ным органом и устойчивой работы электрического контура управлени , в результате чего возникает значительное неудобство управлени , снижаетс уверенность управлени ,падает скорость и точность выполнени операций , а также,как следствие, падает производительность труда. Цель зoбpeтeни - улучшение дина мических характеристик задающего органа манипул тора и удобства управлени . Поставленна цель достигаетс тем, что эадшоцгий орган манипул тора содержащий звень , последовательно сое1циненные между собой посредством кинематических пар, и руко тку управлени ,снабжен по числу кинематически пар ограничител ми максимальной скорости взаимного перемещени звеньев, выполненными каждый в виде корпуса, редуктора-мультипликатора и цеитробежно-фрикционного регул тора частоты вращени , имеющего инерционные массы и подвижные и неподвижные фрик ционные элементы, причем неподвижиые фрикционные элементы св заны с корпусом , а подвижные - с и ердиоиными массами центробежно-фрикционного регул тора, которые посредством дополнительно введенных упругих элемен тов св заны с быстроходным валом редуктора-мультипликатора , тихоходный вал которого соединен с одним звеном пары, а второе звено этой пары св зано с корпусом. 1 282 На фиг.1 изображена кинематическа схема задающего органа манипул тора; на фиг.2 - кинематическа схема вращательной пары задающего органа манипул тора; на фиг.З - кинематическа схема поступательной пары задающего органа манипул тора; на фиг.4 график зависимости сопротивлени движению от скорости относительного перемещени соседних звеньев задакицего органа манипул тора; на фиг.З - ограничитель максимальной скорости взаимного перемещени соседних звеньев задающего органа манипул тора; на фиг.6 - разрез А-А на фиг.5. Задающий орган манипул тора имеет в каждой кинематической паре 1, соедин ющей соседние звень 2 и 3,. ограничитель 4 максимальной скорости взаимного перемещени звеньев. Ограничитель 4 максимальной скорости взаимного перемещени звеньев выполнен в виде корпуса 5, редуктора-мультипликатора 6 и цеитробежно-фрикционного регул тора 7 частоты вращени , имеющего инерционные массы 8, установленные с возможностью радиального . перемещени в направл ющих 9, закрепленных .иа быстроходном валу 10 редуктора-мультипликатора 6, неподвижно установленного в корпусе 5. Йнерциоонные массы 8 св заны с подвижными фрикционными элементами 1 1 и соедине ны с быстроходным валом IО редукторамультипликатора 6 посредством упругих элементов 12. Напротив подвижных фрикционных элементов 11 в корпусе 5 закреплены неподвижные фрикционные элементы 13, например кольцо. Корпус 5жестко св зан .со звеном 3. Тихоходный вал 14 реду1 тора-мультипликатора 6соединен со звеном 2. Зад иощий орган манипул тора работает следующим образом. Когда оператор воздействует на задающий орган манипул тора и производит относительное перемещение соседних звеньев 2 и 3 в какой-либо кинематической паре 1 с некоторой скоростью V, меньшей критической V|, равной номинальной скорости относительного перемещени соответствующих звеньев исполнительного органа манипул тора, ограничитель 4 максимальной скорости взаимного перемещени звеньев не работает, т.е. не создает сопротивлени движению. Когда скорость V становитс равной VK, ограничитель 4 максимальной скорости . взаимного перемещени звеньев срабатывает , т.е. создает фактор сопротивлени движению Т (силу или момент соответственно кинематической паре) заведомо большей величины по сравнешоо с тем Т;, который может преодо-г. леть оператор в той или иной кинематической паре, в результате чего скорость относительного пере нещени указанных звеньев 2 и 3 стабилизируетс относительно значени критической скорости V|, равной номинальной скорост относительного перемещени соответствующих звеньев исполнительного органа манипул тора. Ограничитель 4 максимальной скорости взаимного перемещени звеньев работает следующим образом. Когда производитс относительное перемещение соседних звеньев в какой- либо кинематической паре 1 с некоторой скоростью V, тихоходный вал 14 редуктора-мультипликатора б, св занный с одним из звеньев 2, приходит во вращение с некоторой частотой относительно корпуса 5, св занного с другим из звеньев 3. Вращение от тихоходного вала 14 передаетс по кинематической цепи редуктора-мультипликатора .6 к его быстроходному валу 10, при этом происходит увеличение частоты вращени . Таким образом, укрепленные на ., быстроходном валу 10 направл ющие 9 с инерционными массами 8 и св занным с ними подвижными фрикционными зле . ментами 11 приход т во вращение относительно оси быстроходного вала 10, вл ющейс также и осьюнеподвиж ных фрикционных элементов 13, укрепленных в корпусе 5. При этом на инерционные массы 8 действует центробежна сила и они стрем тс сместитьс по направл ющим 9 в радиальном направлении вместе с движущимис фрикционными элементами 11. Однако упругие элементы 12, посредством которых инерционные массы 8 св заны с быстроходным валом 10 редуктора-мультипликатора 6, преп тствуют этому смещению таким образом, что контакт фрикционных элементов (подвижиьос И и неподвижных 13) происходит при критической частоте вращени быстроходного вала 10, соответствующей критической скорости взаимного перемещени звеньев 2 и 3 задающего органа манипул тора в этой кинематической паре. При этом иа быстроходный вал 10 со стороны направл ющих 9 Начинает действовать мо- ; мент сопротивлени , который передаетс по кинематической цепи редукторамультипликатора 6 на его тихоходный вал 14, при этом происходит увеличение значени момента. В результате в кинематической паре возникает момент , преп тствующий относительному перемещению звеньев. Таким образом, предлагаемый задающий орган :манипул тора позвол ет повысить точность к скорость выполнени операций за счет снижени времени, затра-;иваемогс оператором на координирование исполнительного органа манипул тора, в результате повьщ1аетс удобство управлени задающим органом манипул тора и улучшаютй его динамические характеристики.The invention relates to mechanical engineering, in particular to replicating manipulators. A master unit of a copying manipulator, of the type containing links connected in series by means of kinematic pairs and a control handle jj, is known. A disadvantage of the known manipulator is the mismatch in the work of the executive and defining organs of the manipulator, i.e. the executive body is lagging behind the one who sets the position in time, as a result of which the operator is unable to confidently and accurately determine which late executive body will come to a certain point in the working area. This leads to a significant increase in overshoot errors and the disruption of the stable interaction of the manipulator setting body with the executive body and the stable operation of the electrical control loop, resulting in a significant control inconvenience, control confidence decreases, the speed and accuracy of operations decreases, and consequence, decreases productivity. The purpose of the acquisition is to improve the dynamic characteristics of the master arm of the manipulator and ease of operation. The goal is achieved by the fact that the displaced organ of the manipulator containing the links successively connected to each other by means of kinematic pairs, and the control handle are equipped with the number of kinematically couples with the limiters of the maximum speed of mutual displacement of links, each in the form of a housing, a gearbox-multiplier and zeitoprotectively -frictional speed regulator with inertial masses and moving and stationary frictional elements, the non-moving frictional elements being connected to the core whisker and movable - with and erdioinymi masses centrifugal friction regulator, which by means of additionally introduced elastic elements of associated with high-speed shaft-multiplier gearbox output shaft is connected to one link pair, and a second link of the pair associated with the housing. 1 282 Figure 1 shows the kinematic diagram of the manipulator setting body; Fig. 2 is a kinematic diagram of the rotational pair of the manipulator setting body; FIG. 3 is a kinematic diagram of the translational pair of the master organ of the manipulator; Fig. 4 is a graph showing the dependence of the resistance on movement on the speed of the relative movement of the neighboring links of the manipulator body; in FIG. 3, the limiter of the maximum speed of the mutual movement of adjacent links of the master arm of the manipulator; figure 6 - section aa in figure 5. The master manipulator has in each kinematic pair 1 connecting adjacent links 2 and 3 ,. limiter 4 of the maximum speed of mutual movement of the links. The limiter 4 of the maximum speed of mutual movement of the links is made in the form of a housing 5, a gearbox-multiplier 6 and a zeitoprotective friction regulator 7 of rotational speed, having inertial masses 8 installed with the possibility of radial. movements in guides 9 fixed. and to the high-speed shaft 10 of the reducer-multiplier 6 fixedly mounted in the housing 5. The energetic masses 8 are connected with movable friction elements 1 1 and connected to the high-speed shaft IO of the reducers of the multiplicator 6 by means of elastic elements 12. Opposite of movable friction elements 11 in the housing 5 fixed stationary friction elements 13, for example a ring. The housing 5 is rigidly connected with link 3. The low-speed shaft 14 of the gearbox multiplier 6 is connected to link 2. The rear organ of the manipulator works as follows. When the operator acts on the manipulator setting body and performs relative movement of neighboring links 2 and 3 in some kinematic pair 1 with a certain velocity V less than critical V | equal to the nominal speed of relative movement of the corresponding links of the actuator of the manipulator, maximum speed limiter 4 the mutual movement of links does not work, i.e. does not create resistance to movement. When the speed V becomes equal to VK, the limiter 4 is the maximum speed. the mutual movement of links is triggered, i.e. creates a factor of resistance to movement T (force or moment, respectively, of a kinematic pair) of a deliberately greater magnitude compared with that T; that can be overcome. The operator is in one or another kinematic pair, as a result of which the speed of relative relative motion of the indicated links 2 and 3 is stabilized relative to the value of the critical velocity V | equal to the nominal speed of the relative displacement of the corresponding links of the actuator of the manipulator. The limiter 4 of the maximum speed of the mutual movement of the links works as follows. When the relative movements of neighboring links in any kinematic pair 1 at a certain speed V are made, the low-speed shaft 14 of the reducer-multiplier b, associated with one of the links 2, rotates with some frequency relative to the housing 5, associated with the other of the links 3. The rotation from the low-speed shaft 14 is transmitted along the kinematic chain of the gearbox-multiplier .6 to its high-speed shaft 10, with an increase in the rotation frequency. Thus, guided on, high-speed shaft 10, guides 9 with inertial masses 8 and movable friction blades associated with them. The copolymers 11 are rotated about the axis of the high-speed shaft 10, which is also the axis of the fixed friction elements 13 fixed to the housing 5. At the same time, the inertial masses 8 are subject to centrifugal force and they tend to move along the guides 9 in the radial direction along with moving friction elements 11. However, elastic elements 12, by means of which inertial masses 8 are associated with the high-speed shaft 10 of the gearbox-multiplier 6, prevent this displacement in such a way that the contact of the friction elements ( And still dvizhios and 13) occurs at a critical frequency of rotation of the speed shaft 10 corresponding to the critical velocity reciprocal movement units 2 and 3 the driving body of the manipulator in the kinematic pair. At the same time, the high-speed shaft 10 from the side of the guides 9 The m-motor starts to act; the resistance element, which is transmitted along the kinematic chain of the gearboxes of multiplicator 6 to its low-speed shaft 14, in this case, an increase in the moment value occurs. As a result, a moment arises in the kinematic pair that prevents relative movement of the links. Thus, the proposed master body: the manipulator improves the accuracy of the speed of operations by reducing the time spent by the operator to coordinate the executive body of the arm, as a result, the control body of the arm is improved and its dynamic characteristics are improved.

4j I4j I

. LHjE. Lhje

7-.Jr--T:i 7-.Jr - T: i

«"

V////7//////7/AV //// 7 ////// 7 / A

3 3

AA

aa

/:/:

fPV8, 3fPV8, 3

ВAT

99 10 12 в99 10 12 in

99

Физ. вFiz. at

Claims

THE MANAGEMENT MANAGEMENT AUTHORITY, contents of the links sequentially interconnected by means of kinematic pairs, and a control handle, characterized in that} in order to improve the dynamic characteristics and ease of control, it is equipped with the number of kinematic soms, and movable ones with inertial masses of centrifugal friction re · A walker, which, by means of additionally introduced elastic elements, are connected to the high-speed shaft of the gearbox-multiplier, the low-speed shaft of which is connected to one Even, pairs, and the second link th pairs of bonds ^ * but with the body.

j 1088928