МОДУЛЬ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА С ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относиться к робототехнике и может быть использована в различных отраслях промышленности, например в электротехнической, для роботизации процессов обработки и сборки изделий.
Модули промышленных роботов известны, см. например, 1) авторское свидетельство №1348165 (СССР) / Б.Г.Хохряков, А.В.Лосев. Модуль промышленного робота. - В25J 9/08, опубл. 30.10.87, Бюл. №40; 2) авторское свидетельство №1421524 (СССР) / Ю.А.Аркатов, Э.Ф.Шевченко, Н.М.Киреев, Н.В.Попов. Модуль промышленного робота. - В25J 1/02, опубл. 07.09.88, Бюл. №33.
В известное устройство по а.с. №1421524 входят два линейных двигателя, корпуса которых установлены на корпус устройства, а штоки имеют через одностепенные шарниры, обеспечивающие кинематическую связь со стержнями, связанными через третий шарнир с рабочим органом, входы двигателей через блок коммутации подключены к выходам блока управления, к первому входу которого подключены датчики обратной связи, а второй вход подключен ко входу устройства.
К недостаткам известного устройства можно отнести низкую точность позиционирования рабочего органа.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности заявляемому (прототипом) является устройство по патенту на полезную модель №103086 (РФ) Ларкина Е.В., Долгова А.А., Осетрова А.О., Осетрова С.О. Модуль промышленного робота - В25J 9/08, опубл.27.03.2010, Бюл. №9.
Известный модуль промышленного робота, в состав которого входит два двигателя со штоками, установленные на корпусе, стержень с закрепленным на нем рабочим органом, шарнирно связанный со штоками, и блок управления, содержит пять двухстепенных шарниров, два из которых соединяют каждый из двух двигателей с корпусом, третий шарнир соединяет стержень с корпусом, а четвертый и пятый шарниры соединяют штоки между собой и со стержнем, при этом двигатели связаны с датчиками обратной связи, подключенными к блоку управления.
К недостаткам известного устройства также можно отнести низкую точность позиционирования рабочего органа.
Задачей полезной модели является увеличение точности позиционирования рабочего органа.
Поставленная задача достигается тем, что в модуль промышленного робота, в состав которого входят два двигателя со штоками, установленные на корпусе, стержень с закрепленным на нем рабочим органом, шарнирно связанный со штоками, блок управления, пять двухстепенных шарниров, два из которых соединяют каждый из двух двигателей с корпусом, третий шарнир соединяет стержень с корпусом, а четвертый и пятый шарниры соединяют штоки между собой и со стержнем, введен источник электромагнитного излучения, закрепленный на рабочем органе и имеющий информационную связь с датчиком электромагнитного излучения, жестко установленным на корпусе, выходы которого подключены к входам блока управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
На фиг.1 приведена схема модуля промышленного робота.
На фиг.2 приведена схема формирования сигнала информационной связи.
В состав устройства, приведенного на фиг.1, входит корпус 1, два двигателя 2 и 3 со штоками 4, 5, которые через двухстепенные шарниры 6 и 7 подсоединены к стержню 8. Через двухстепенные шарниры 9 и 10 корпуса двигателей 2 и 3 подсоединены к корпусу 1, на котором в двухстепенном шарнире 11 установлен стержень 8. На конце стержня 8 установлен рабочий орган 12, на котором закреплен источник 13 электромагнитного излучения, который имеет информационную связь с двухкоординатным датчиком 14 электромагнитного излучения, выходы которых подключены ко входам блока 15 управления, выходы которого подключены ко входам двигателей 2 и 3.
На схеме формирования сигнала информационной связи, приведенной на фиг.2, показаны источник 13 электромагнитного излучения и двухкоординатный датчик 14 электромагнитного излучения, в состав которого входит объектив 16, четыре чувствительных элемента 17, 18, 19, 20, расположенные по квадрантам системы координат, таким образом, что ось симметрии объектива проходит через начало координат, совпадающее со стыком чувствительных элементов, и два дифференциальных усилителя 21, 22, разностные входы первого из которых, 21, подключены к чувствительным элементам 17, 19, а разностные входы второго, 22, подключены к чувствительным элементам 18, 20. На чувствительных элементах 17, 18, 19, 20 формируется образ 23 источника 13 электромагнитного излучения. Выходы дифференциальных усилителей 21, 22 образуют выходы двухкоординатного датчика 14 электромагнитного излучения, подключаемые к входам блока 15 управления.
Устройство работает следующим образом.
С внешнего устройства на вход модуля промышленного робота поступают требуемые значения координат х и y рабочего органа 12, закрепленного на стержне 8. Источник 13 электромагнитного излучения, закрепленный на рабочем органе, перемещаясь вместе с ним, излучает в пространство, в направлении двухкоординатного датчика 14 электромагнитное поле. Электромагнитное излучение в видимой, или инфракрасной области спектра фокусируется в плоскости расположения чувствительных к соответствующей области спектра элементов 17, 18, 19, 20 с помощью объектива 16 таким образом, образ источника 13 электромагнитного излучения частично покрывает каждый из чувствительных элементов. Уровень сигнала каждого чувствительного элемента 17, 18, 19, 20 пропорционален покрытию его площади образом источника 13 электромагнитного излучения.
Сигналы с попарно противоположных чувствительных элементов (17, 19), (18, 20) подаются на разностные входы усилителей 21 и 22, соответственно. Таким образом, на выходах усилителей 21 и 22 формируются сигналы, пропорциональные отклонению источника 13 электромагнитного излучения от оптической оси по координатам х и y, соответственно. Сформированные таким образом сигналы сравниваются в блоке 15 управления с требуемые значения координат х и y, и сигнал рассогласования подается на входы двигателей 2 и 3, которые приводят в действие стержень 8 с установленным на нем рабочим органом 12 и закрепленным источником 13 электромагнитного излучения.
1
2
При работе двигатели 2 и 3 изменяют свою длину L и L, соответственно, в результате чего угловые координаты φ и ψ стержня 8, несущего рабочий орган 12 изменяются по зависимостям
;
,
где  - длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения двухстепенного шарнира 11 до середины отрезка соединяющего оси вращения двухстепенных шарниров 9 и 10, b - расстояние между осями вращения двухстепенных шарниров 9 и 10, R - расстояние между двухстепенного шарнира 11 и двухстепенными шарнирами 6, 7.
1
2
Координаты х и y связаны с углами φ и ψ зависимостями х=R sin φ·cos ψ; y=R sin ψ. Блок 15 управления пересчитывает координаты в углы, углы в длины L и L, выдвижения штоков двигателей 2 и 3, и подает соответствующий управляющий сигнал на двигатели 2 и 3, что приводит к выдвижению штоков 4 и 5 на необходимую величину, а следовательно и повороту стержня 8 на требуемые углы.
Предлагаемое устройство позволяет повысить точность позиционирования рабочего органа за счет введения информационной обратной связи по положению собственно рабочего органа, а не промежуточных управляющих элементов конструкции, или двигателей, что позволяет использовать модуль в качестве технологического оборудования в различных производственных автоматизированных системах.