Учебное пособие 1969

кинематической схеме манипулятора, например, ангуально-вертикального типа.

Введем следующее обозначение: n - число звеньев кинематической цепи, k - число кинематических пар пятого класса, l - число передач парал-

лельных звену, z - число передач через шарнир, р - число приводов. На схе-

мах обозначены: звенья - прямыми линиями, кинематические пары - круж-

ками, за исключением нулевой пары (поворота), для нее принято обычное изображение поворотного шарнира, передачи - линиями со стрелкой, пере-

дачи через шарнир - треугольниками, приводы - квадратами. Для схемы на рис. 1.4 в общем случае

где l - суммарное число передач;

г- суммарное число передач через шарнир.

Вконкретном случае

l = 6 ; r = 3.

Для схемы на рис.

Конкретно L= 3.

Для схемы на рис.

21

Рис. 1.8

22

Их связь с подвижными приводами, т.е. укрепленными на звеньях обо-

значена линией с двумя стрелками.

Рис. иллюстрирует структуру, рассмотренную в начале, на рис.

Данные по этой структуре совпадают с данными структуры рис. , т.е., l IV=4; r IV=1, отличие состоит лишь в облегчении подвижной части приво-

дов, укрепленных на подвижном основании (первое звено).

Схема же со сферической, двухкоординатной магнитной системой, по-

казанная на рис. фактически является схемой рис. . То есть, наряду с об-

легчением подвижной части достигнуто уменьшение числа передач. Передач же через шарнир вообще нет в конкретном случае. Таким образом, при при-

менении внешних магнитных систем наблюдается и уменьшение массы под-

вижной части привода, и упрощение кинематической структуры.

Для выбора конкретной кинематической структуры целесообразно ис-

пользовать критерий минимума массы подвижных частей:

Кроме данного критерия целесообразно использовать критерий мини-

мальной жесткости, связанный с минимизацией числа передач и мини-

мальный конструктивной сложности, связанный с минимизацией числа пере-

дач через шарнир.

Рассмотрим различные конструктивные модификации орбитального привода роботов, работающих в цилиндрической системе координат.

1. Робот с орбитальным приводом охвата.

23

Сущность конструкции иллюстрируется чертежом, где на рис. 1.9 пока-

зан схематичный робот, разрез вертикальной диаметральной плоскости, на рис. 1.10 показан вид сверху робота.

Промышленный робот имеет основание 1, на нем укреплены сердечни-

ки 2 с катушками 3 и верхними внешними полюсными наконечниками 4. В

кольцевом воздушном зазоре 5 размещены кронштейны якорей, которые закреплены на платформе 6. Имеются толкатели 7, которые притянуты один к другому пружиной 8. Привод захвата 9 имеет вал 10, на котором закреплен кулачок 11. Толкатели укреплены на полурамах 12, на каждой из которых имеется привод 13 выдвижения рук 14. Полурамы и платформа установлены в центральном подшипнике 15, который, в свою очередь установлен на вы-

ходном штоке привода подъема 16. Имеется и привод поворота 17. В коль-

цевом воздушном зазоре, образованном полюсными наконечниками 18,

расположены якори 19 приводов 13, закрепленные в кронштейнах 20. На руках 14 укреплены накладки 21 губок охвата.

Устройство работает следующим образом. Подъем и поворот рук осу-

ществляется приводами 16 и 17, выдвижение - с помощью приводов 13. Ку-

лачок 11 привода 9 обеспечивает срабатывание охвата. Перемещение якорей

19 происходит в кольцевом зазоре 5 при повороте и подъеме руки. При ра-

боте устройства происходит захват объекта манипулирования губками 21 и

перемещения его в пространстве. Сам захват осуществляется следующим образом. При вращении вала 10 привода 9, и, следовательно, кулачка 11, он,

действуя на толкателя 7 полурам 12, приводит к изменению положения полу-

рам 12, и губок 21, то есть, к разжатию или сжатию губок охвата. Полурамы

12 при этом подпружинены пружиной 8. Работа привода 9, установленного на платформе 6, и приводов 13 возможно в любом угловом положении руки,

поскольку якори 19 в кронштейнах 20 перемещаются в кольцевом зазоре 5.

Разжатый схват показан на рис. пунктиром.

25

одновременной работой приводов 9, как и вдвижение. Поворот в верти-

кальной плоскости осуществляется приводом 15, прикрепленным к верти-

кальной стойке 11. Перемещение якорей 6 происходит в кольцевом зазоре 5

при повороте и подъеме руки.

При работе устройства происходит захват объекта манипулирования,

причем становится возможным как обычное перемещение, так и поворот объекта в вертикальной плоскости. Рассмотрим это подробнее. При верти-

помощью привода 15 звено 11 наклонено в вертикальной плоскости, реали-

зуется дополнительная степень подвижности. В результате схват наклоняется в вертикальной плоскости на требуемый угол. При этом даже при повороте робота, якори 6 не выходят из зазора, образованного скосами на полюсных наконечниках 4 и 19.

Расположение дополнительного привода 16 перпендикулярно цен-

тральной оси увеличивает маневренность робота.

3. Привод робота с внешними шарнирными обоймами.

На рис. 1.14 показан схематично робот, разрез вертикальной диамет-

ральной плоскости, на рис. 1.15 показан вид сверху робота. На рис. 1.16 и 1.17 показан продольный разрез штока с шарнирами при несовпадении осей и совпадении осей.

Промышленный робот имеет основание 1, на нем укреплены сердечни-

ки 2 с катушками 3 и верхними внешними полюсными наконечниками 4. В

кольцевом воздушном зазоре 5 размещены кронштейны якорей. На вра-

щающемся основании (платформе) 7 размещен привод 8 штока б. В крон-

штейнах 9 установлены якори 10 приводов. Имеется внутренний полюсной наконечник 11. Штоки 12 основных приводов выдвижения несут шарниры и схват. К штоку 6 через шарнир 13 прикреплена тяга 14. К штокам 12 прикре-

29

плены внешние обоймы 15 с внешним шарниром 16. Тяга 14 через шарнир

17 и рычаг 18 связана с внешней обоймой 19. На концах штоков установлен схват 20. Основание 7 закреплено в центральном подшипнике 21, который укреплен в штоке привода подъема 22, а привод подъема установлен на при-

воде поворота 23. Штоки 12 состоят из внутреннего штока 24 и внешнего штока 27, связанных шарниром 26. Шарнирные обоймы имеют внутренние обоймы 25 и внешние обоймы 29, связанные шарниром 28. Приводы выдви-

жения 30 размещены, как и привод 8 на платформе 7.

Устройство работает следующим образом. Поворот и подъем руки осу-

ществляется приводами 22 и 23, выдвижение - с помощью приводов 30 и 8.

Они же при раздельной работе обеспечивают срабатывание схвата 20. Пе-

ремещение якорей 10 происходит в кольцевом зазоре 5 при повороте и подъеме руки. При работе устройства происходит манипулирование, причем становится возможным как обычное перемещение, так и поворот объекта в вертикальной плоскости. Рассмотрим это подробнее. При положении штоков и обойм, показанных на рис. - работа робота не отличается от прототипа.

При положении же, как на рис. , когда оси шарниров 26 и 28 совпадают,

и если при этом штоки б и 12 движутся не синхронно, то шток 6 через шар-

нир 13 действует на тягу 14, шарнир 17, рычаг 18 и на обойму 19 схвата 20.

В результате схват наклоняется в вертикальной плоскости на требуемый угол. При положении на рис. такой поворот, естественно, невозможен.

Внутренняя сторона 25 обоймы 25 контактирует со штоком 24, а внутрен-

няя сторона 29 обоймы 19 контактирует со штоком 27. При повороте охвата шарнир 26 располагается концентрично шарниру 28. При любом угле по-

ворота основание 7 приводом 23 будет осуществляться нахождение якорей

10 в кольцевом воздушном зазоре 5. Оси шарниров 26 и 16 расположены перпендикулярно штокам 12 в горизонтальной плоскости. Крепление штока дополнительного привода шарнирно обеспечивает требуемую маневрен-

ность.

30