АДАПТИВНЫЙ ЗАХВАТ
ADAPTIVE GRIPPING DEVICE

Изобретение относится к устройствам захвата в манипуляторах и робототехнике и может быть использовано при подъеме и транспортировке объектов произвольной формы в автоматическом режиме.
Известен палец робота, который содержит множество фаланг, каждая из которых приводится в действие управляемым электроприводом. Палец имеет сенсоры касания, которые включены в систему управления электроприводами в качестве датчиков обратной связи. При этом используются два уровня датчиков, обеспечивающих получение информации об ориентации захватываемой детали. (Патент США № US 2012013139 (А1) «Эффективный и послушный палец робота (Dexterous and compliant robotic figner)», МПК: B25J 13/08; B25J 15/08, B25J 13/084, B25J 15/0009, опубликован 19.01.2012.)
Недостатком этого устройства является низкая надежность захвата транспортируемых объектов из-за невозможности адаптации формы поверхности пальца к форме транспортируемого объекта.
Наиболее близким к заявляемому устройству является адаптивное трехпалое захватное устройство, которое включает систему управления и корпус с установленными на нем тремя пальцами, расположенными в вершинах равнобедренного или равностороннего треугольника. Каждый палец состоит из трех фаланг с приводами, первая из которых поворачивается относительно корпуса, а вторая и третья фаланги поворачиваются относительно первой и второй соответственно с помощью индивидуальных поворотных приводов с параллельными осями вращений. Причем два пальца могут быть выполнены с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости установки пальцев и перпендикулярной осям поворота фаланг. Каждый из пальцев выполнен с возможностью поворота относительно корпуса на угол не менее 90° с помощью индивидуального привода. В корпусе установлен поворотный привод, поворачивающий корпус с пальцами относительно конструктивного элемента корпуса, с помощью которого захватное устройство крепится к манипулятору. В качестве индивидуальных приводов используются сервоприводы с встроенным моментным очувствлением, а контактные поверхности фаланг оснащены тактильными датчиками (патент RU №2481942 С2 «Адаптивное трехпалое захватное устройство», МПК B25J 15/00, опубликован 20.05.2013).
Основным недостатком прототипа является низкая надежность захвата транспортируемых объектов из-за отсутствия адаптации формы поверхности пальца к форме транспортируемого объекта, что обусловлено невозможностью изменения размеров корпуса и пальцев устройства, что также ограничивает размеры захватываемого объекта.
Задачей изобретения является повышение надежности захвата транспортируемых объектов и расширение диапазона их размеров.
Технический результат от повышения надежности захвата транспортируемых объектов и расширения диапазона их размеров состоит в повышении эффективности работы устройства.
Указанная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство, как и принятое за прототип, состоит из системы управления и электромеханической системы, включающей корпус (ладонь) с приводами и с установленными на нем пальцами; каждый палец состоит из фаланг с индивидуальными приводами, с контроллерами и тактильными датчиками на контактных поверхностях
В отличие от известного, в предлагаемом устройстве ладонь и фаланги пальцев выполнены в виде однотипных модулей, содержащих нижнюю и верхнюю платформы, каждая из которых состоит из опорной площадки и не менее трех крепежных площадок, каждая крепежная площадка связана с соседними телескопическими стержнями и с опорными площадками управляемыми стержнями, содержащими электроприводы, редукторы, датчики перемещения и датчики силы, при этом тактильные датчики установлены на внешних поверхностях крепежных площадок; верхняя и нижняя платформы связаны между собой шестью ногами-актуаторами, содержащими нижние шарниры, крепящиеся к крепежным площадкам нижней платформы, и верхние шарниры, крепящиеся к крепежным площадкам верхней платформы, а также линейные электроприводы с редукторами, датчиками перемещения и датчиками силы,
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид однотипного модуля ладони и фаланг, на фиг. 2 - общий вид пальцев, на фиг. 3 - общий вид захвата с независимым креплением фаланг пальцев, на фиг. 4 - общий вид захвата с зависимым креплением фаланг пальцев.
Ладонь и фаланги пальцев выполнены в виде отдельных однотипных модулей, схема которого представлена на фиг. 1. Модуль включает нижнюю 1 и верхнюю 2 платформы, каждая из которых содержит опорную площадку 3 и не менее трех крепежных площадок 4. Опорные площадки 3 через шарниры 5 соединены управляемыми стержнями 6 с приводами 7 и через шарниры 8 с крепежными площадками 4, что позволяет изменять размер и форму платформ 1 и 2. Нижняя 1 и верхняя 2 платформы связаны между собой шестью ногами-актуаторами 9 с приводами 10, через нижние 11 и верхние 12 шарниры. Крепежные площадки 4 связаны с соседними телескопическими стержнями 13. Приводы 10 снабжены редукторами, датчиками перемещения и датчиками силы (на чертеже не указаны).
Пальцы устроены следующим образом (фиг. 2). К крепежным площадкам 4 верхних платформ 2 модулей первых фаланг пальцев присоединяются крепежные площадки 4 нижних платформ 1 модулей вторых фаланг, а к крепежным площадкам 4 верхних платформ 2 модулей вторых фаланг присоединяются крепежные площадки 4 нижних платформ 1 модулей третьих фаланг. Количество фаланг и пальцев при необходимости может меняться как в большую, так в меньшую сторону
На внешних поверхностях крепежных площадок 4 модулей фаланг пальцев расположены тактильные датчики 14.
Крепление пальцев к ладони может быть двух типов: независимым (фиг. 3) и зависимым (фиг. 4)
При независимом креплении фаланг пальцев (фиг. 3) с каждой крепежной площадкой 4 верхней платформы 2 модуля, именуемого, по аналогии с человеческой рукой, ладонью, закрепляются крепежные площадки 4 нижних платформ 1 модулей первых фаланг манипуляторов, именуемых «пальцы».
При зависимом креплении фаланг пальцев (фиг. 4) две крепежные площадки 4 нижних платформ 1 модулей первых фаланг манипуляторов, именуемых «пальцы», закрепляются сразу с двумя крепежными площадками 4 верхней платформы 2 модуля, именуемого, по аналогии с человеческой рукой, ладонью.
На опорной площадке 3 верхней платформы 2 модуля (фиг. 3 и фиг. 4), именуемого, по аналогии с человеческой рукой ладонью, с внутренней стороны расположен блок управления 15, а на внешней поверхности расположены тактильные датчики 16.
Работа устройства.
Блок управления 15 с помощью входящей в его состав системы технического зрения оценивает размеры и форму объекта транспортировки. Затем по командам из блока управления 15 с помощью приводов 7 стержней 6 платформы 2 модуля ладони изменяется ее размер в соответствии с размером транспортируемого объекта; с помощью приводов 10 ног-актуаторов 9 модулей фаланг пальцев изменяется длина пальцев в соответствии с размером транспортируемого объекта; с помощью приводов 7 стержней 6 платформ 1 и 2 модулей фаланг пальцев изменяются их ширина и форма в соответствии с размером и формой транспортируемого объекта. Таким образом, происходит адаптация захвата под размер и форму транспортируемого объекта.
Далее по командам из системы управления 15 производится перемещение устройства в точку захвата и с помощью приводов 10 ног-актуаторов 9 модуля ладони по командам из системы управления 15 центр платформы 2 ладони с использованием корректирующих сигналов от тактильных датчиков 16 этой платформы вводится в соприкосновение с захватываемым объектом. Наконец, по командам из системы управления 15 с помощью приводов 10 ног-актуаторов 9 модулей фаланг пальцев последние с использованием корректирующих сигналов от тактильных датчиков 14 платформ 1 и 2 модулей фаланг пальцев вводятся в соприкосновение с захватываемым объектом.
Требуемое усилие захвата развивается приводами 10 ног-актуаторов 9 модулей фаланг пальцев и приводов 7 стержней 6 платформ 1 и 2 модулей фаланг пальцев в соответствии с сигналами из системы управления 15 и с корректирующими сигналами от датчиков силы в ногах-актуаторах 9 и стержнях 6 модулей платформ 1 и 2 модулей фаланг пальцев. После этого по командам из системы управления 15 транспортируемый объект поднимается и перемещается в требуемую точку отгрузки.
Таким образом, производится доставка транспортируемых объектов в точку отгрузки с высокой эффективностью.