ЗАХВАТ

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при создании исполнительных устройств манипуляторов. Кроме того, захват может использоваться в качестве протеза верхних конечностей инвалидов.
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 (см. патент РФ №1237419, B25J 15/12).
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.
Известна искусственная кисть, содержащая корпус, палец, два блока пальцев, рычажную систему, силовую пружину и управляющую гибкую тягу, закрепленную на оси корпуса втулку, силовую пружину и приводной блок, включающий стопорный кулачок, пружину, рычаг, гибкую тягу и кинематически связанный с рычажной системой пальца и первым блоком пальцев, а в дистальной части корпуса закреплен подпружиненный стопорный зуб, контактирующий с закрепленной на втором блоке пальцев планкой, причем на первом блоке пальцев размещен нажимной рычаг, воздействующий на стопорный зуб при разведенных пальцах кисти (см. ПИ РФ №2189797, A61F 2/54).
Недостатком известного решения является сложность конструкции, обусловленная значительным числом рычагов, планок, кинематических пар, соединяющих элементы привода.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является многопальцевый захват робота, включающий ладонное соединение, связывающее первую и вторую части ладони, при этом первая часть ладони, снабженная тремя исполнительными группами звеньев, каждая из которых соединена с ней вращательной парой, вторая часть ладони снабжена одной исполнительной группой звеньев и соединена с ней вращательной парой. Каждая исполнительная группа звеньев содержит по два звена, а оси вращения всех подвижных соединений выполнены параллельными (см. патент US 20100176615, B25J 15/10, B25J 15/08, A61F 2/54).
Недостатком известного решения является ненадежность положения удерживаемого предмета в многопальцевом захвате.
Это обусловлено тем, что силовое воздействие на удерживаемый объект в известном решении является неуравновешенным. При захвате объекта крайние структурные группы звеньев первой части ладони создают усилия, формирующие опрокидывающий момент относительно исполнительной группы звеньев второй части ладони. Как следствие, при несимметричном положении объекта в захвате происходит его поворот относительно структурной группы звеньев второй части ладони.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности положения предметов при захвате.
Техническая задача решается тем, что в известном захвате, включающем ладонное основание, первую часть захвата, снабженную тремя исполнительными группами звеньев, вторую часть захвата с оппозитной исполнительной группой звеньев, звенья которых соединены между собой и ладонным основанием вращательными парами с параллельными осями вращения, при этом вторая часть захвата содержит две исполнительные группы звеньев, каждая из которых установлена с возможностью движения в плоскости, расположенной между плоскостями движения исполнительных групп звеньев, соединенных с первой частью захвата. Кроме того, каждая исполнительная группа образована тремя подвижными звеньями.
Полезная модель поясняется схемами: на фиг. 1 представлена кинематическая схема захвата; на фиг. 2 - схема взаимодействия с несимметричным объектом; на фиг. 3 - схема взаимодействия с симметричным объектом.
Захват содержит ладонное основание 1 (фиг. 1), первую часть захвата 2, снабженную тремя исполнительными группами звеньев 3, 4, 5 и вторую часть захвата 6 с двумя исполнительными группами звеньев 7 и 8, расположенными оппозитно исполнительным группам звеньев 3-5.
Исполнительные группы звеньев 3, 4 и 5 выполнены идентично по конструкции. Каждая исполнительная группа звеньев, например 5, содержит звенья 9, 10 и 11. Звено 9 соединено с ладонным основанием 1 через вращательную пару 12. Звено 10 соединено со звеном 9 вращательной парой 13. Аналогично звено 11 соединяется со звеном 10 через вращательную пару 14. Оси вращения вращательных пар 12-14 параллельны. Звенья каждой из исполнительных групп 3, 4 и 5 имеют возможность двигаться в параллельных плоскостях, перпендикулярных осям вращательных пар.
Исполнительные группы звеньев 7 и 8, второй части захвата 6 так же выполнены идентично. Каждая из них, например 8 (фиг. 2), образована тремя звеньями 15, 16 и 17. Звенья соединяются между собой и ладонным основанием вращательными парами: звено 15 с ладонным основанием 1 вращательной парой 18, звено 16 со звеном 15 через вращательную пару 19 и звено 17 со звеном 16 через вращательную пару 20.
Исполнительные группы звеньев установлены с возможностью движения в плоскостях, расположенных между плоскостями движения исполнительных групп звеньев, соединенных с первой частью захвата. Соответственно исполнительная группа звеньев 7 между плоскостями движения исполнительных групп звеньев 3 и 4, а исполнительная группа звеньев 8 между плоскостями движения исполнительных групп звеньев 4 и 5.
Захват работает следующим образом.
Захват подводится к объекту до контакта с ладонным основанием 1. Включаются приводы звеньев исполнительных групп 3, 4, 5 первой части захвата 2 и 7, 8 второй части захвата 6. Звенья исполнительных групп движутся в параллельных плоскостях в направлении к поверхности объекта до наступления контакта между ними.
В зависимости от формы поперечного сечения объекта может происходить следующее.
Объект зажимается между звеньев исполнительных групп звеньев 3, 4, 5 и 7, 8 (фиг. 2). При этом, вследствие того, что исполнительные группы звеньев 7 и 8 установлены с возможностью движения в плоскостях, расположенных между плоскостями движения исполнительных групп звеньев 3, 4, 5 обеспечивается рассредоточенное силовое воздействие на объект как со стороны первой части захвата 2, так и со стороны второй части захвата 6, соединенных с первой частью захвата.
С каждой стороны объекта имеет место приложение усилий со стороны исполнительных групп звеньев, разнесенными на расстояние равное, по меньшей мере, расстоянию между плоскостями движения. На первой части захвата 2 расстоянию между исполнительными группами звеньев 3-5. На второй части 6 расстоянию между исполнительными группами звеньев 7-8.
Исключается неуравновешенное приложение усилий со стороны звеньев исполнительных групп 3 и 5 на объект, как следствие, даже при нецентральном положении объекта относительно ладонного основания 1 он надежно удерживается.
На фиг. 3 представлен вариант взаимодействия захвата и габаритного объекта. При этом объект контактирует с ладонным основанием 1, а исполнительные группы звеньев обеспечивают его фиксацию. Силовое воздействие со стороны исполнительных групп звеньев 3, 4, и 5 обеспечивают прижим к ладонному основанию 1 и сдвигающее усилие в направлении вдоль него в направлении ко второй части захвата 6.
Силовое воздействие со стороны исполнительных групп звеньев 7 и 8 так же обеспечивают прижим к ладонному основанию 1 и сдвигающее усилие в направлении вдоль, и в направлении к первой части захвата 2.
Как следствие, сдвигающие составляющие силовых воздействий со стороны исполнительных групп звеньев 3, 4, 5 и 7, 8 уравновешивают друг друга. Наличие двух исполнительных групп звеньев 7 и 8, каждая из которых установлена с возможностью движения в плоскости, расположенной между плоскостями движения исполнительных групп звеньев соответственно 3, 4 и 4, 5 исключает поворот объекта по плоскости ладонного основания за счет приложения нагрузок со стороны исполнительных групп звеньев 3, 4, 5.
Выполнение каждой исполнительной группе звеньев с тремя подвижными звеньями создает распределенное приложение нагрузки, обеспечивая большую устойчивость объекта в захвате (фиг. 3).
Таким образом, заявляемое устройство, обеспечивает более надежное удержание объекта в захвате.