СЪЕМНАЯ ЛАПА ДЛЯ РОБОТА

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для манипуляторов промышленных роботов в качестве дополнительной оснастки при выполнении на дистанции работ по очистке поверхностей с локальными загрязнениями в твердом виде (куски и крошка бетона, пыль и т.д.), преимущественно в труднодоступных затесненных местах, опасных для пребывания человека, например, повышенный уровень радиации и/или высокая загрязненность в воздухе.
Наиболее эффективно съемная лапа для робота может быть использована при удалении твердых загрязнений в виде кусков различной дисперсности, имеющих значительную адгезию к очищаемой поверхности и при возможности подхвата этих кусков с противоположных сторон.
Известен съемный захват (лапа) для грузозахватных устройств, на одном конце которого выполнен элемент крепления, а на другом его конце выполнена площадка для размещения груза (см. справочник Козлова Ю.Т. и др. «Грузозахватные устройства» изд. «Транспорт» Москва, 1980 г., стр.67, 140). Эти захваты (лапы) используются для транспортировки строительных панелей, бочек, рулонов, ящиков, листов, кип и т.д., основное назначение которых аккуратно подхватить груз и, удерживая его клещевым захватом, транспортировать в нужное место.
Известен также съемный захват (лапа) с параллельным переносом рабочего органа при подъеме захвата краном, за тягу (крепежный элемент), который с шарнирными звеньями образует механизм параллелограмма, причем один конец спинки захвата (лапы) несет элемент крепления, а другой - площадку для размещения груза, опорная грань которой представляет собой клиновую поверхность (см. книга Ю.П.Боренштейна «Исполнительные механизмы захватывающих
устройств» Ленинград, изд-во «Машиностроение», 1982 г., стр.43). Данное устройство, имеющее тоже назначение что и предыдущее, то есть работающее как грузозахватный механизм при использовании в манипуляторах с клещевым захватным механизмом, имеющих небольшой горизонтальный ход, не может обеспечить необходимое в данном случае вертикальное усилие в два и более раз превышающее вес малогабаритных мобильных роботов, применяемых в труднодоступных местах.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является съемный захват в виде лапы, описанный в книге Ю.П.Боренштейна «Исполнительные механизмы захватывающих устройств» Ленинград, изд-во «Машиностроение», 1982 г. стр.43, и оно выбрано за прототип.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в разработке съемной оснастки представляющей вертикальный механизм отрыва с усилием в два и более раз превышающим вес малогабаритного робота, при одновременном увеличении устойчивости робота, полностью исключая его опрокидывание в процессе отрыва твердых загрязнений, имеющих значительную адгезию с очищаемой поверхностью.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что площадка для размещения груза, выполнена в виде двухступенчатого клина с возрастающим вертикальным усилием, что очень важно в затесненных условиях при использовании малогабаритных роботов. Две такие лапы, закрепленные на губках клещевого захватного механизма манипулятора робота, образуют съемный механизм отрыва, вертикальные усилия которого замыкаются между грузом (твердыми загрязнениями), размещенном на площадке лапы, и ее опорными поверхностями и не передаются на манипулятор робота.
Использование такого устройства исключает применение дорогостоящих универсальных крупногабаритных роботов, что значительно снижает затраты при выполнении работ.
Указанный выше технический результат достигается тем, что съемная лапа для робота содержит на одном конце спинки элемент крепления, а на другом площадку в виде клина для размещения груза, при этом рабочая грань клина выполнена двухступенчатой, угол наклона нижней ступени в 1,5-3 раза меньше угла наклона верхней, а ось крепежного элемента лапы выше ее центра тяжести, при этом рабочая грань клина наклонена от спинки лапы, а опорная грань перпендикулярна ей.
При этом внутри клина с возможностью вращения закреплен ролик, радиус вращения которого больше расстояния от оси его вращения до опорной грани, а элемент крепления выполнен в виде двойного ушка с базовыми отверстиями, кроме того, лапа снабжена струбциной, с внешней стороны которой выполнен ложемент с базовыми отверстиями, ответными отверстиям двойного ушка.
Выполнение рабочей грани клина двухступенчатой, с углом наклона нижней в 1,5-3 раза меньше верхней - позволяет при небольшом горизонтальном перемещении губок, на которых крепятся лапы манипулятора робота, получить большие вертикальные усилия, что позволяет в затесненных условиях подхватить загрязнения с высокой адгезией к очищаемой поверхности с двух сторон и оторвать. При этом небольшой угол нижней ступени позволяет лапе войти под твердое загрязнение, а, увеличение угла наклона верхней ступени клина в 1,5-3 раза по сравнению с нижней позволяет при небольшом ходе губок захватного механизма получить большое усилие в вертикальном направлении.
При этом, если угол наклона верхней ступени больше угла наклона нижней ступени менее, чем в 1,5 раза, отрыв может не произойти, а если больше, чем в 3 раза, то может произойти заклинивание.
Выполнение оси крепежного элемента лапы выше ее центра тяжести позволяет лапе стабильно занимать вертикальное положение. Наклон рабочей грани клина от спинки лапы позволяет твердое, особенно плоское загрязнение,
быстро перемещать вверх на высоту клина, а опорная грань перпендикулярная спинке лапы служит опорой роботу в процессе выполнения работ.
Размещение и закрепление ролика, радиус вращения которого больше расстояния оси его вращения до опорой поверхности, позволяет сделать работу лапы более мобильной, так как она легче скользит по очищаемой поверхности, преодолевая неровности обрабатываемой поверхности и служит при этом опорой, исключающей опрокидывание робота, так как усилие отрыва не передаются на его манипулятор, а замыкаются между удаляемым куском загрязнения и выступающим за опорную грань клина вращающимся роликом, перемещающимся по этой поверхности.
Выполнение элемента крепления лапы в виде двойного ушка, а также выполнение струбцины с ложементом с ее внешней стороны, с базовыми отверстиями ответными отверстиям в этих ушках позволяют, в случае необходимости, быстро снять или поворотно закрепить лапу на губке захватного механизма манипулятора робота, не снимая губку с этого механизма, что значительно сокращает подготовительное время и расширяет его возможности, исключая поломку лапы при заходе под твердое загрязнение.
Таким образом, признаки, указанные в формуле полезной модели, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного выше технического результата, а их совокупность не известна из других источников информации.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими чертежами:
На фиг.1 показана предлагаемая съемная лапа для робота.
На фиг.2 показан узел крепления вращающегося ролика внутри клина лампы.
На фиг.3 показана струбцина с ложементом для размещения и крепления двойного ушка лапы.
На фиг.4 показана (пунктиром) схема клещевого захватного механизма манипулятора робота, на губках которого закреплены съемные лапы, образующие съемный отрывной механизм.
Предлагаемая съемная лапа 1 (см. фиг.1) для клещевого захватного механизма манипулятора робота включает спинку, на одном конце спинки выполнен элемент 2 ее крепления в виде двойного ушка с отверстиями 3, 4 а на другом площадка в виде клина, рабочая грань которого выполнена двухступенчатой. Угол (α) наклона от спинки лапы 1 нижней ступени 5 в 1,5-3 раза меньше угла (β) наклона верхней ступени 6, а ось 7 крепежного элемента 2 лапы выше его центра тяжести. Рабочая грань 5, 6 клина наклонена от спинки лапы 1, а опорная грань 8 перпендикулярна ей. Внутри клина 5, 6 в стенках паза (отверстия) 9, заделана ось 10, на которой с возможностью вращения закреплен ролик 11 радиус (R) которого больше расстояния (h) оси 10 его вращения до опорной грани 8 клина лапы 1. Для крепления съемной лапы 1 на губке 12 захватного устройства манипулятора 13 робота (на фиг.4 показан пунктиром) лапа 1 снабжена промежуточным крепежным элементом 14, в виде струбцины, с внешней стороны которой выполнен ложемент 15с базовыми отверстиями 16 и 17, ответными базовым отверстиям соответственно 3 и 4 двойного ушка 2 для размещения в них оси 18 (см. фиг.4) с упором 19 и гайкой 20 фиксации ее положения. В струбцине 14 выполнены элементы 21 ее крепления и фиксации на губке 12.
Предлагаемая полезная модель «Съемная лапа для робота» работает следующим образом: предварительно лапу 1 размещают в ложементе 15 струбцины 14 и через соосные отверстия 3 и 4 в ушке крепежного элемента 2 и отверстия 16 и 17 соответственно в струбцине 14 и ложементе 15 пропускают ось 18 с упором 19 и гайкой 20 и фиксируют ее положение в струбцине 14 таким образом, чтобы лапа 1 свободно поворачивалась на оси 18 и при этом центр ее тяжести оставался ниже этой оси, то есть обеспечивают ее стабильное вертикальное положение. Затем струбцину 14 насаживают на губку 12 захватного механизма манипулятора 14 робота и с помощью крепежных болтов
21 фиксируют на ней. Таким же образом другую съемную лапу зеркально относительно первой монтируют на второй губке клещевого захватного механизма того же робота (см. фиг.4 образуя съемный достаточно мощный отрывной механизм на малогабаритном мобильном роботе. Устройство готово к выполнению работ по очистке поверхностей, например, от радиоактивных загрязнений в виде кусков бетона, металла и других более мелких фракций.
Дистанционно управляемый малогабаритный робот с манипулятором 13, губки 12 которого несут съемный отрывной механизм, направляют в загрязненную зону, поверхность которой имеет трудноудаляемые твердые загрязнения, со значительной адгезией относительно поверхности, на которой они находятся. Затем робот поочередно подводят к тем кускам загрязнений, которые можно подхватить с двух противоположных сторон. Робот останавливают и губки 12 манипулятора 13, а вместе с ними и отрывной механизм разводят в крайнее положение и отпускают до упора опорных граней 8 клиньев лап 1, а вместе с ними и роликов 11 в очищаемую поверхность. Подается команда на сведение губок 12 манипулятора 13 и клинья лап 1, двигаясь навстречу друг другу на вращающихся осях 10 в пазу 9 роликов 11, своими рабочими гранями 5, 6 внедряются под куски загрязнений и резко поднимают их на высоту клина, а движение губок 12 с лапами 1 прекращается. Кусок оторван от очищаемой поверхности. Подается команда на разведение губок 12 манипулятора 13, а вместе с ним и лап 1 в крайнее положение.
После того, как все куски твердых загрязнений оторваны, подается команда на выведение робота из зоны.
В настоящее время изготовлен опытный образец предложенного устройства, который прошел испытания и доказал не только промышленную применимость, но и полностью подтвердил указанный выше технический результат.
Таким образом, предложена съемная лапа для робота с помощью которой образуют съемный достаточно мощный отрывной механизм для малогабаритных
мобильных роботов, которые используются в затесненных условиях загрязненных зон при проведении, например, робот по дезактивации.
Устройство простое в изготовлении, легко отмываемо, обеспечивает высокую устойчивость малогабаритных легких роботов в процессе работы и исключает при этом необходимость в дорогих, крупногабаритных универсальных роботах.
Из вышеизложенного следует, что заявленная полезная модель направлена на решение поставленной задачи и соответствует требованиям патентоспособности по действующему законодательству.