SU1199610A1

SU1199610A1 - Manipulator

Info

Publication number: SU1199610A1
Application number: SU833650491A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Полетучий
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1983-10-10
Filing date: 1983-10-10
Publication date: 1985-12-23

Abstract

МАНИПУЛЯТОР, содержащий основание с установленным на нем двигателем, кинематически св занным с механической рукой , состо щей из звеньев, соединенных между собой шарнирами, каждый из которых включает волновой редуктор, коническую передачу с ведущим, промежуточным и ведомым колесами и управл ющие элементы, причем первое звено механической руки св зано с основанием, а последнее - с захватным устройством, и торсионные валы, отличающийс тем, что, с целью увеличени грузоподъемности манипул тора, управл ющие элементы выполнены в виде электромагнитных муфт и установлены по две на валу, коаксиальном оси каждого щарнира, с возможностью соединени генератора волн с промежуточным колесом конической передачи , смонтированным на валу, коаксиальном оси щарнира, и с гибким колесо волнового редуктора, жесткое колесо которого жестко св зано с ведомым звеном механической руки, а ведущее колесо конической передачи смонтировано на ведущем звене, при этом ведомое колесо конической передачи установлено на ведомом звене с возможностью взаимодействи с промежуточ® ным колесом, а конические передачи всех щарниров св заны между собой и с двигателем торсионными валами.MANIPULATOR containing a base with an engine mounted on it, kinematically connected with a mechanical arm, consisting of links interconnected by hinges, each of which includes a wave reduction gear, a bevel gear with driving, intermediate and driven wheels and control elements, the first the mechanical arm link is connected to the base, and the last to the gripping device, and torsion shafts, characterized in that, in order to increase the manipulator loading capacity, the control elements are in the form of electromagnetic couplings and mounted two on a shaft coaxial to the axis of each joint, with the possibility of connecting a wave generator with an intermediate wheel of a bevel gear mounted on a shaft coaxial with the axis of the joint, and with a flexible wave gear wheel whose rigid wheel is rigidly connected with a driven mechanical link hands, and the drive wheel of the bevel gear is mounted on the drive link, while the driven wheel of the bevel gear is mounted on the drive link with the ability to interact with the intermediate wheels. ohm, and the bevel gears of all joints are connected to each other and to the engine by torsion bars.

Description

7 3 8ГОП757 7 3 8ГПО757

;о;about

соwith

ОдOd

Фаг. 7 /ff Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано в робототехнике . Целью изобретени вл етс увели-чение грузоподъемности манипул тора путем уменьшени габаритов и массы шарниров, достигаемого установкой конических колес на быстроходных валах и ликвидацией редуктора между двигателем и первым шарниром . На фиг.1 показана кинематическа схема манипул тора; на фиг.2 - шарнир манипул тора в продольном разрезе, обший вид. Манипул тор содержит неподвижное звено 1, подвижные звень 2-4 и схват 5. На основании 1 закреплен двигатель 6, св занный посредством торсионного вала 7 с ведущим зубчатым колесом 8 первого шарнира , соедин ющего звень 1 и 2. Зубчатое колесо 8 установлено на подшипниковых опорах 9 на звене 1 и зацепл етс с ведомым зубчатым колесом 10, смонтированным на подшипниковых опорах И на валу 12 шарнира и зацепл ющегос , в свою очерефь , с зубчатым колесом 13, установленным на подшипниках 14 на ведомом звене 2 и св занным с торсионным валом 15, соединенным с ведущим зубчатым колесом 16 следующего шарнира. На валу 12, жестко св занном шлицами 17 со звеном 1, смонтирован на подшипниковых опорах 18 генератор 19 волн с возможностью соединени при помощи электро .магнитной муфты 20 с ведомым зубчатым колесом 10, а при помощи электромагнитной муфты 21 - с валом 12 и св занным с .ним гибким колесом 22, зацепл ющимс с жестким колесом 23, неподвижно закрепленным на ведомом звене 2, опирающимс через подшипниковые опоры 24 и 25, зубчатое колесо 10 и подшипники 11 на вал 12. В свою очередь, вал 12 имеет вторую опору на звено 2 через подшипники 11, зубчатое колесо 10 и подшипник 26. Оси шарниров (т.е. оси валов 12) могутPhage. 7 / ff The invention relates to mechanical engineering and can be used in robotics. The aim of the invention is to increase the carrying capacity of the manipulator by reducing the size and mass of the hinges, achieved by installing bevel gears on high-speed shafts and eliminating the gearbox between the engine and the first hinge. Fig. 1 shows a kinematic manipulator circuit; figure 2 - joint of the torus handle in longitudinal section, general view. The manipulator contains a fixed link 1, movable links 2-4 and a tong 5. On the base 1, a motor 6 is fixed, connected by means of a torsion shaft 7 to a drive gear 8 of the first hinge connecting links 1 and 2. The gear wheel 8 is mounted on bearing bearings bearings 9 on link 1 and engages with a driven gear 10 mounted on bearing supports I on a hinge shaft 12 and catching, in its turn, a gear 13 mounted on bearings 14 on a driven link 2 and connected to a torsion shaft 15 connected to the ve Duschemi gear wheel 16 next hinge. On shaft 12, rigidly connected by splines 17 with link 1, the wave generator 19 is mounted on bearing supports 18 and can be connected by means of an electromagnetic magnetic coupling 20 with a driven gear wheel 10, and by means of an electromagnetic coupling 21 with a shaft 12 and connected with a flexible wheel 22 engaging with a rigid wheel 23 fixedly mounted on the follower link 2 supported by bearings 24 and 25, gear 10 and bearings 11 on the shaft 12. In turn, the shaft 12 has a second bearing on the link 2 through bearings 11, gear 10 and bearing hic 26. The axes of hinges (i.e. the axis of shaft 12) may

оыть расположены в одной плоскости, в перпендикул рных или в пересекающихс плоскост х, что расшир ет зону достигаегиости манипул тора.The cables are located in the same plane, in perpendicular or in intersecting planes, which expands the zone of reach of the manipulator.

Манипул тор работает следующим образом .The manipulator works as follows.

В исходном положении манипул тора подаетс напр жение на катушки возбуждени электромагнитных муфт 21 и отключаютс In the initial position of the manipulator, the voltage is applied to the excitation coils of the electromagnetic clutches 21 and disconnected

или один из всех.or one of all.

При повороте всех звеньев или одного из них в обратном направлении включаютс электромагнитные муфты 20 и реверсируетс вращение, двигател 6. После этого производитс отключение муфты 21 и включение муфт 20, чем сообщаетс генератору 19 волн обратное вращение, привод щее к реверсированию поворота ведомых звеньев. электромагнитные муфты 20 всех шарниров. При этом генераторы 19 волн соедин ютс с гибкими колесами 22, волновые редукторы заклиниваютс , лиша возможности перемешени ведомых звеньев относительно ведуших и манипул тор превраш,аетс в жесткую систему. При включении двигател 6 получает враш,ение торсионный вал 7 и св занное с ним ведуш,ее зубчатое колесо 8, от которого враш,ение получают зубчатые колеса 10 и 13, торсионный вал 15 и ведущее зубчатое колесо 16 следуюш,его шарнира и т.д., т.е. одновременно получают вращение и вращаютс при всех режимах работы манипул тора торсионные валы и зубчатые колеса всех шарниров. Дл поворота всех звеньев 2-4 одновременно или только одного из них отклю.чаютс все муфты 21 или одна муфта 21 и подаетс напр жение на обмотки катушек возбуждени муфт 20. Происходит соединение ведомого зубчатого колеса 10 и генератора 19 волн, вследствие чего он получает вращение. Враща сь, генератор 19 волн деформирует гибкое колесо 22, которое сообщает вращение жесткому колесу 23, св занному с ведомым звеном 2, получающим поворотное движение в плоскости относительно звена 1. Если муфты 21 отключены во всех шарнирах, а муфты 20 включены во всех шарнирах, то одноверменно получают поворотное движение все ведомые звень 2-4 и т.д. При включении в работу только одного шарнира или двух при неподвижных остальных щарнирах процесс проходит аналогично. При повороте звена 2 поворачиваетс и св занное с ним ведомое зубчатое колесо 13, что должно быть учтено при определении угловой скорости торсионного вала 15 и ведущего зубчатого колеса 16. Таким образом, при п.овороте всех звеньев в одном направлении одновременно могут работать или все шарниры, или несколькоWhen all links or one of them are rotated in the opposite direction, electromagnetic clutches 20 are turned on and rotation, engine 6 is reversed. After this, clutch 21 is disconnected and clutches 20 are switched on, which is connected to reverse wave generator 19, which reverses the rotation of the driven links. Electromagnetic clutches 20 all joints. In this case, the wave generators 19 are connected to the flexible wheels 22, the wave reducers are wedged, making it impossible for the driven units to move relative to the lead and the manipulator turns into a rigid system. When the engine 6 is turned on, the torsion shaft 7 and the vedush associated with it, receive its gear wheel 8, from which gears 10 and 13, the torsion shaft 15 and the drive gear 16 follow, and its hinge, etc. d. at the same time, the torsion shafts and gears of all the hinges get rotated and rotate in all modes of the manipulator operation. To turn all links 2-4 at the same time or just one of them, all couplings 21 or one coupling 21 are disconnected and the voltage is applied to the windings of the coupling coils 20. A driven gear 10 and a wave generator 19 are connected, as a result of which it receives rotation . Rotating, the wave generator 19 deforms the flexible wheel 22, which imparts rotation to the rigid wheel 23 associated with the driven link 2, receiving a pivoting movement in the plane relative to the link 1. If couplings 21 are disconnected in all joints, and couplings 20 are included in all joints, then all the driven links 2-4, and so on, simultaneously receive a turning movement. With the inclusion of only one hinge or two with the rest of the hinges in operation, the process is similar. When the link 2 is rotated, the driven gear 13 connected with it is rotated, which must be taken into account when determining the angular velocity of the torsion shaft 15 and the driving gear 16. Thus, if all links in the same direction are reached, all the hinges can work simultaneously or several

CNJCNJ

Claims

MANIPULATOR, comprising a base with an engine mounted on it, kinematically connected to a mechanical arm, consisting of links interconnected by hinges, each of which includes a wave gear, a bevel gear with drive, intermediate and driven wheels and control elements, the first link of the mechanical arm connected with the base, 'and the last - with a gripping device, and torsion shafts, characterized in that, in order to increase the lifting capacity of the manipulator, the control elements are made in the form of electric of magnetic couplings and are installed in two on a shaft coaxial to the axis of each hinge, with the possibility of connecting the wave generator with an intermediate bevel gear mounted on a shaft coaxial to the hinge axis, and with flexible wheels of the wave reducer, the hard wheel of which is rigidly connected to the driven link of the mechanical arm and the drive wheel of the bevel gear is mounted on the drive link, while the driven wheel of the bevel gear is mounted on the driven link with the possibility of interaction with the intermediate wheel, and the bevel The transmissions of all the joints are interconnected and with the engine by torsion shafts.

FIG. 7

SU. 1199610