Захват

Область техники
Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при создании исполнительных устройств манипуляторов.
Предшествующий уровень техники
Известен захват манипулятора, содержащий сочлененные с ладонью пальцы, трос, соединяющий пальцы с приводом, концы троса закреплены на конечных элементах пальцев, средняя часть охватывает блок, установленный на выходном звене привода, при этом пальцы захвата выполнены в виде винтовых конических пружин сжатия, трос расположен внутри пружин со смещением относительно продольной оси в сторону внутренней поверхности (авторское свидетельство СССР №1237419, B25J 15/12, опубликованное 15 июня 1986 года).
Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная относительным движением пальцев по захватываемой детали в процессе работы. При натяжении троса пружина подвергается изгибу и сжатию. Имеет место нецентральное сжатие пружины. При этом пружина изгибается, что обеспечивает охват детали, и одновременно сжимается. Расстояние между витками уменьшается. Как следствие имеет место относительное движение витков по поверхности детали. Результатом этого движения является нежелательное перемещение пальца по поверхности детали, уменьшается длина контакта палец - деталь, что ведет к снижению устойчивости объекта в захвате. Повышается вероятность его выхода из захвата.
Из уровня техники известна кисть робота, включающая основание, исполнительные группы звеньев, каждая из которых включает первое звено, соединенное с основанием, второе и третье, соединенные между собой и первым звеном вращательными парами. При этом третье звено кинематически связано со вторым через шатун, образующий вращательные пары с третьим и вторым звеньями, тросовые приводы второго и первого звеньев (заявка на патент США №20110068595, B25J 15/10, B25J 15/08, опубликованная 24 марта 2011 года). Недостатком известного решения является сложность конструкции. Это обусловлено тем, что движение второго звена обеспечивается от привода, установленного на основании, через систему передачи, включающую перепускные блоки, установленные в частности на оси, соединяющей первое звено с основанием. На этой же оси, кроме того, размещаются блоки, обеспечивающие движение первого звена. Значительное число блоков, не менее трех, вращающихся в различных направлениях, существенно усложняют конструкцию.
Из уровня техники известен патент РФ №145920, B25J 15/10, опубликованный 27.09.2014, в котором описан захват манипулятора, содержащий две пары гибких тяг, пружину, основание и соединенные с ним открытые структурные группы, каждая из которых имеет три звена, при этом звенья соединены вращательными парами через оси вращения, первое звено -с основанием, второе звено - с первым звеном, третье звено - со вторым звеном, при этом третье звено соединено через шатун с первым звеном, две пары гибких тяг соединены одними концами с приводами, отличающийся тем, что он снабжен блоком, установленным с возможностью вращения на оси первого звена, второе звено соединено через шатуны с блоком и коромыслом, установленным на оси первого звена посредством вращательной пары и подпружиненным относительно основания, при этом гибкие тяги другими концами соединены с блоком. При этом техническим результатом выполнения полезной модели является расширение функциональных возможностей захвата. Недостатком решения является сложность конструкции, обусловленная необходимостью использования гибких тяг, подпружиненных элементов, а также незащищенность открытых структурных групп к нежелательным внешним механическим воздействиям. Данное решение выбирается в качестве прототипа.Раскрытие полезной модели
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в упрощении конструкции захвата. Технический результат заключается в уменьшении количества конструктивных элементов и блоков при создании захвата, а также в защите конструктивных элементов за счет выполнения звеньев закрытыми.
Указанный технический результат достигается за счет того, что используется захват, содержащий основание, по меньшей мере, три группы звеньев, каждая из которых включает первое звено, соединенное с основанием, второе и третье, соединенные между собой и первым звеном вращательными парами, при этом третье звено кинематически связано со вторым через шатун, образующий вращательные пары с третьим и вторым звеньями, привод первого звена, второе звено кинематически связано с основанием через дополнительный шатун, образующий вращательные пары со вторым звеном и основанием, отличающийся тем, что группы звеньев выполнены закрытыми, а привод первого звена выполнен как поступательная пара, звенья которой образуют вращательные пары с основанием и первым звеном. Захват может содержать пять групп звеньев, причем поступательная пара может быть выполнена в виде винтового механизма или в виде гидроцилиндра.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется изображениями: на фиг. 1 представлен общий вид захвата; на фиг. 2 - разрез, выполненный по одной исполнительной группе звеньев; на фиг. 3 - кинематическая схема исполнительной группы звеньев.
Захват содержит основание 1 (фиг. 1), исполнительные группы звеньев 2, 3, 4, 5, 6. Каждая исполнительная группа, например 3, включает первое звено 7, соединенное с основанием вращательной парой 8, второе звено 9, соединенное с первым вращательной парой 10, третье звено 11, соединенное со вторым звеном вращательной парой 12 (фиг. 2).
Второе звено 9 кинематически связано с третьим звено 11 посредством шатуна 13. При этом шатун 13 образует вращательные пары 14 со звеном 9 и 15 со звеном 11.
Второе звено 9, кроме того, кинематически связано с основанием 1 посредством дополнительного шатуна 16. Дополнительный шатун 16 образует вращательные пары 17 со звеном 9 и 18 с основанием 1.
Движение исполнительной группы звеньев 7, 9, 11 обеспечивается через привод первого звена 19, включающий поступательную пару 20 (фиг. 3). Звено 21, пары 20, соединено с основанием 1 вращательной парой 22. А звено 23 с первым звеном 7 через вращательную пару 24.
Поступательная пара 20 может выполняться в виде винтового механизма или гидроцилиндра.
Исполнительные группы звеньев 4, 5, 6 выполнены идентичными по конструкции с исполнительной группой звеньев 3.
Захват работает следующим образом.
При необходимости обеспечить движение звеньев исполнительной группы (например, 3) включается привод 19. Звено 23 перемещается поступательно относительно звена 21. Расстояние между вращательными парами 22 и 24 уменьшается. Как следствие обеспечивается поворот звена 7 во вращательной паре 8 против направления вращения часовой стрелки (фиг. 2). Наличие кинематической связи звена 9 с основанием 1 через дополнительный шатун 16 вызывает поворот второго звена 9 во вращательной паре 10 так же против часовой стрелки.
В свою очередь движение звена 9, в силу его кинематической связи со звеном 11 через шатун 13, обеспечивает поворот третьего звена 11 так же против часовой стрелки.
Кинематическая связь звена 11 со звеном 9 обеспечивается за счет подвижностей во вращательных парах 14 и 15, образованных соответствующими звеньями и шатуном 13. В свою очередь кинематическая связь звена 9 с основанием 1 обеспечивается за счет подвижностей во вращательных парах 17 и 18, образованных соответствующими звеньями и дополнительным шатуном 16.
Таким образом, перемещение в поступательной паре 20, за счет привода 19 обеспечивает одновременный поворот звеньев 7, 9, 11, исполнительной группы 3 против направления часовой стрелки. Наличие кинематической связи звена 7 с основанием 1 через дополнительный шатун 16 позволяет осуществлять движение звена 9 и 11 от привода первого звена 19. Благодаря этому один привод 19 обеспечивает движение всех трех звеньев (7, 9, 11) исполнительной группы.
Аналогичная работа привода в исполнительных группах звеньев 4-6 обеспечивает сведение звеньев и сжатие захвата.
Разжатие захвата обеспечивается при включении привода 19 на реверсивное движение. Звено 23 перемещается поступательно относительно звена 21. Расстояние между вращательными парами 22 и 24 увеличивается. Как следствие, в силу кинематической связи звена 7 с основанием 1 (через дополнительный шатун 16) и звена 11 со звеном 9 через шатун 13 осуществляется одновременный поворот звеньев во вращательных парах 8, 10, 12 по направлению вращения часовой стрелки.
Обеспечение одновременного движения всех звеньев 7, 9 и 11 от одного привода 19 (первого звена - 7) позволяет упростить конструкцию за счет использования меньшего числа активных приводов.
Таким образом, заявляемое устройство, обеспечивает более простую, надежную конструкцию захвата.