1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29603
(51) B25J 9/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0592.1
(22) 28.04.2014
(45) 16.03.2015, бюл. №3
(72) Байгунчеков Жумадил Жанабаевич;
Измамбетов Мырзабай Базарбаевич; Байгунчеков
Нурлан Жумадилович
(73) Акционерное общество "Казахстанско-
Британский технический университет"
(56) RU №1722806, 1992
(54) ИСПОЛЬНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
РОБОТА С ДВУМЯ СХВАТАМИ
(57) Изобретение относится к машиностроению и
может быть использовано для автоматизации
ручных, монтажных работ, а также как средство для
одновременного продвижения двух объектов
(деталей) между различными стадиями их
обработки при конвейерной организации
производства.
Техническим результатом является расширение
зоны обслуживания и технологической
возможности выбора траекторий при координации
движения двух захватов манипулятора.
Исполнительный механизм робота состоит из
стойки, двух основных и одного дополнительного
рычагов, шарнирно связанных со стойкой и
соответственно с двумя основными и одним
дополнительным шатунами, которые шарнирно
связаны между собой, двух двигателей,
установленных в шарнирах, связывающих
основание с двумя основными рычагами, двух
схватов, установленных соответственно на первом
основном и дополнительном шатунах, согласно
изобретению, он снабжен дополнительным
приводом и муфтой, установленными в шарнире,
связывающем основание с дополнительным
кривошипом, а два основных привода
дополнительно снабжены муфтами.
(19)KZ(13)A4(11)29603

2. 29603
2
Изобретение относится к машиностроению и
может быть использовано для автоматизации
ручных, монтажных работ, а также как средство для
одновременного продвижения двух объектов
(деталей) между различными стадиями их
обработки при конвейерной организации
производства.
Известен исполнительный механизм робота,
содержащий основание (стойку), два основных и
один дополнительный кривошипы (рычаги),
шарнирно связанные с основанием и соответственно
с двумя основными и одним дополнительным
шатунами, которые шарнирно связаны между собой,
два двигателя, установленные в шарнирах,
связывающих основание с основными
кривошипами, и два схвата, установленные
соответственно на первом основном и
дополнительном шатунах (А.с. СССР №1722806, кл.
В25J 9/00, опубл.30.03.1992, Бюл.№12).
Недостаток известного исполнительного
механизма заключается в том, что его конструкция
структурно выполнена как механизм 2-го класса по
классификации Ассура с двумя ведомыми
двухзвенными группами Ассура 2-го класса, каждая
из которых является источником возникновения так
называемых сингулярных (особых) конфигураций
манипулятора. Физически такие конфигурации
разделяют между собой различные сборки
манипулятора, определяемые различными
решениями прямой задачи кинематики (по два
решения для каждой двухзвенной группы). Однако
попадая в сингулярную конфигурацию,
манипулятор не способен выйти из нее
самостоятельно и осуществить управляемый
переход в ту или иную сборку. В таких
конфигурациях манипулятор теряет свою
работоспособность из-за потери независимости
между приводными двигателями. Следовательно,
учет в системе управления роботом условий
возникновения и недопущения сингулярных
конфигураций приводит к сужению зоны
обслуживания и сингулярных конфигураций
приводит к сужению зоны обслуживания и
ограничению технологической возможности выбора
траекторий перемещения захваченных объектов.
Задачей предлагаемого изобретения является
разработка исполнительного механизма,
позволяющей манипулятору переходить из одной
сборки в другую для одновременной координации
движения двух его схватов.
Техническим результатом является расширение
зоны обслуживания и технологической возможности
выбора траекторий при координации движения двух
схватов робота.
Технический результат достигается тем, что
исполнительный механизм робота, снабжен
приводом и муфтой, установленными в шарнире,
связывающем основание с дополнительным
кривошипом, а два основных привода
дополнительно снабжены муфтами.
Сущность предлагаемого изобретения
поясняется чертежами (фиг.1, 2). На фиг.1а)
изображена кинематическая схема исполнительного
механизма робота в произвольных положениях
рабочих точек Р1, Р2.
Исполнительный механизм содержит стойку 1,
шарнирно связанные с ней рычаги 2-4, причем в
каждый момент времени два из трех рычагов 2-4
являются ведущими и вращаются от приводов
относительно двух из трех шарниров А, Н и С,
соответственно (фиг.1, 2). Рычаги 2-4 шарнирно
соединены с шатунами 5-7, соответственно, которые
шарнирно связаны между собой. Шатуны 5-7 могут
быть выполнены в виде треугольных базисных
звеньев, при этом несмежные шатуны 5 и 7
снабжены схватами Р1 и Р2.
Исполнительный механизм робота работает
следующим образом.
Ведущие рычаги 2, 3 совершают вращения от
приводов относительно шарниров А и Н (фиг.1 а)
согласно законам, определяемым путем решения
обратной задачи кинематики для данного
исполнительного механизма робота. Отметим, что
различные сборки предлагаемого исполнительного
механизма определяются сборками двухзвенных
групп II(5, 6) и II(4, 7), т.е. направлениями обхода
шарнирных треугольников BEG и FDC по ходу
часовой стрелки или против хода часовой стрелки.
Движения ведущих рычагов однозначно передаются
по шарнирно соединенным звеньям 5, 6 и 7, 4
двухзвенных групп II класса II(5, 6) и II(4, 7),
соответственно. При этом обеспечивается
воспроизведение требуемых движений схватов P1 и
Р2. Однако требуемые перемещения схватов не
всегда реализуемы работой исполнительного
механизма в одной единственной сборке, а переходу
в другую сборку препятствуют сингулярные
конфигурации, когда вершины одного или обоих
шарнирных треугольников BEG и FDC
располагаются на одной прямой. Так на фиг.16
манипулятор попадает в сингулярность из-за
расположения вдоль одной прямой шарниров В, Е и
G двухзвенной группы II(5, 6). Дальнейшие
перемещения схватов до целевых позиций
возможны только с переходом исполнительного
механизма в другую сборку, что осуществляется
одним из следующих способов:
1. Включаем муфту дополнительного привода,
тем самым активизируем шарнир С и рычаг 4
становится ведущим. Одновременно отключением
муфты основного привода в шарнире А рычаг 2
становится ведомым (фиг.2а). Таким образом,
структурно измененный исполнительный механизм,
оставаясь также механизмом II класса, но с другими
ведомыми двухзвенными группами II(6, 7) и II(2, 5),
восстанавливает функциональность манипулятора и
осуществляет переход в другую сборку.
2. Включаем муфту дополнительного привода,
тем самым активизируем шарнир С и рычаг 4
становится ведущим. Одновременно отключением
муфты основного привода в шарнире Н рычаг 3
становится ведомым (фиг.2б). В этом случае
движения ведущих рычагов 2, 4 однозначно
передаются по шарнирно соединенным звеньям 5, 6,
7, 3, образующим единственную группу Ассура III
класса, обеспечивая воспроизведение требуемых

3. 29603
3
движений схватов P1 и Р2 к целевым позициям. В
результате восстанавливается функциональность
манипулятора и осуществляется переход в другую
сборку.
На рисунках активизированные шарниры с
включенными муфтами обозначены тремя
концентрическими окружностями.
Предлагаемый исполнительный механизм робота
с двумя схватами позволяет значительно расширить
зону обслуживания манипулятора и
технологические возможности для выбора
траекторий при координации движения двух
объектов манипулирования. Это достигается тем,
что исполнительный механизм робота способен
переходить из одной сборки в другую.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Исполнительный механизм робота, содержащий
стойку, два основных и один дополнительный
рычаги, шарнирно связанные с основанием и
соответственно с двумя основными и одним
дополнительным шатунами, которые шарнирно
связаны между собой, два двигателя, установленные
в шарнирах, связывающих основание с двумя
основными рычагами, и два схвата, установленные
соответственно на первом основном и
дополнительном шатунах, отличающийся тем, что
он снабжен дополнительным приводом и муфтой,
установленными в шарнире, связывающем
основание с дополнительным кривошипом, а два
основных привода дополнительно снабжены
муфтами.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова