RU2221689C2 - Gyroscope of adaptive robot - Google Patents
Gyroscope of adaptive robot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221689C2 RU2221689C2 RU2001133525/02A RU2001133525A RU2221689C2 RU 2221689 C2 RU2221689 C2 RU 2221689C2 RU 2001133525/02 A RU2001133525/02 A RU 2001133525/02A RU 2001133525 A RU2001133525 A RU 2001133525A RU 2221689 C2 RU2221689 C2 RU 2221689C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- stator
- tracking
- gyroscope
- gyroscopic
- Prior art date
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 235000004443 Ricinus communis Nutrition 0.000 description 1
- 240000000528 Ricinus communis Species 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 210000000080 chela (arthropods) Anatomy 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству изделий с поверхностями произвольной кривизны, подлежащих точечной обработке (сверлению, простановке и расклепыванию заклепок, точечной сварке и т.п.). The invention relates to the manufacture of products with surfaces of arbitrary curvature subject to spot processing (drilling, setting and riveting rivets, spot welding, etc.).
Известен адаптивный "Пневмогидравлический робот" по а.с. СССР 574292, содержащий гироскоп. Known adaptive "Pneumohydraulic robot" by as USSR 574292 containing a gyroscope.
Известный гироскоп содержит три гироскопические оси - главную ось чистого вращения, обращенную в исходном положении фронтально к наибольшей проекции траектории слежения в декартовом пространстве, основную (вертикальную) ось прецессий, или ось широтного слежения, и перпендикулярную ей дополнительную (горизонтальную) ось нутаций, или ось меридионального слежения, - а также четвертую ось - наклонения технологического механизированного инструмента нормально к касательным изгибов траектории точек обработки изделия. Каждая ось снабжена самостоятельным поворотным приводом с тормозным устройством, с угловыми и фазовыми датчиками угла поворота. Углы поворотов частей гироскопа задаются тактильными щупами (например, по а.с СССР 1109287, МПК, кл. B 23 K 11/10 "Датчик системы управления клещами для контактной точечной сварки"), расположенными впереди и сзади технологического инструмента по ходу вдоль траектории слежения. Предусмотрено изменение положения основной оси (прецессии) с вертикального на горизонтальное, когда главная ось чистого вращения в начальном положение обращена к горизонтальной наибольшей проекции траектории слежения. Начальным названо положение, при котором все оси гироскопа параллельны или перпендикулярны осям декартова пространства. The known gyroscope contains three gyroscopic axes - the main axis of pure rotation, facing in the initial position frontally to the largest projection of the tracking trajectory in Cartesian space, the main (vertical) axis of the precessions, or the axis of latitudinal tracking, and the additional (horizontal) axis of nutations, or the axis, perpendicular to it meridional tracking, as well as the fourth axis, of the inclination of the technological power tool is normal to the tangent bends of the trajectory of the product processing points. Each axis is equipped with an independent rotary drive with a brake device, with angle and phase angle sensors. The rotation angles of the gyroscope parts are set by tactile probes (for example, according to AS USSR 1109287, IPC, class B 23 K 11/10 "Sensor for the control system of clamps for resistance spot welding"), located in front of and behind the technological tool along the track along the tracking path . There is a change in the position of the main axis (precession) from vertical to horizontal, when the main axis of pure rotation in the initial position is turned to the horizontal maximum projection of the tracking trajectory. The initial position is the position in which all the axes of the gyroscope are parallel or perpendicular to the axes of the Cartesian space.
Недостатком известного гироскопа является то, что его оси показаны схематично, нет конструктивных признаков компоновки гироскопа и взаимного расположения его частей. Не предусмотрено автоматическое изменение положения оси прецессии с вертикального на горизонтальное. A disadvantage of the known gyroscope is that its axis are shown schematically, there are no design features of the layout of the gyroscope and the relative position of its parts. There is no automatic change in the position of the precession axis from vertical to horizontal.
Предлагаемый гироскоп не имеет указанных недостатков. The proposed gyroscope does not have these disadvantages.
Техническим результатом является автоматическое удержание нормали, проходящей через осевой механизированный инструмент перпендикулярно к касательным изгибов отслеживаемой траектории точек обработки изделий произвольной кривизны, чем гарантируется качество обработки. The technical result is the automatic retention of the normal passing through an axial mechanized tool perpendicular to the tangent bends of the traced path of the processing points of products of arbitrary curvature, which guarantees the quality of processing.
Это достигается тем, что гироскоп адаптивного робота, встроенный в его манипулятор, содержащий три гироскопических оси - ось чистого вращения, обращенную в исходном положении фронтально к наибольшей проекции траектории слежения, ось прецессии, или ось широтного слежения, и ось нутаций, или ось меридионального слежения, которая перпендикулярна оси чистого вращения, - а также четвертую ось - наклонения нормали, проходящей через осевой механизированный инструмент перпендикулярно к касательным изгибов отслеживаемой траектории точек обработки изделия произвольной кривизны, причем каждая ось - с самостоятельным поворотным приводом и тормозным устройством, с угловыми и фазовыми датчиками угла поворота, задаваемого тактильными щупами, расположенными спереди и сзади механизированного инструмента вдоль хода слежения, а также с возможностью изменения положения оси прецессии с вертикального на горизонтальное, когда ось чистого вращения фронтально обращена к горизонтальной наибольшей проекции траектории слежения, снабжен статором и ротором, опирающимся сателлитами на статорное гироскопическое кольцо и валом на подшипниковый узел статорной крышки, скрепленной со статорным кольцом стяжками, причем ось ротора совмещена с гироскопической осью чистого вращения и перпендикулярна оси наклонения нормали к касательным изгибов изделия, проведенной через центр водила с вмонтированным в него механизированным инструментом и с сателлитами второго гироскопического кольца, диаметрально жестко присоединенного к оси ротора; на статорных стяжках жестко закреплен балансировочный хомут с возможностью регулировочного сдвига оси нутаций к центру масс, смонтированных на роторе и статоре, а ось нутаций, разделенная на полуоси, закрепленные в балансировочном хомуте, введена в подшипниковые узлы карданной вилки оси прецессий; снабжен проушиной для поворота отдельным приводом вокруг оси нутаций карданной вилки осью прецессий в горизонтальное положение до упора в поперечину рамки манипулятора, когда ось чистого вращения фронтально обращена к горизонтальной наибольшей проекции траектории слежения, причем рамка манипулятора и проушина посажены свободно на отдельные пальцы, являющиеся в начальном положении продолжением оси нутаций; второе гироскопическое кольцо выполнено в виде двух параллельных сменных кольцевых секторов, обнимаемых встречно с внутреннего и внешнего радиусов сателлитами, водилом которых образована маятниковая тележка с механизированным инструментом, содержащим силовой агрегат, причем центры кольцевых секторов расположены на перпендикуляре, восстановленном от точки контакта конца механизированного инструмента с изделием и являющемся продолжением образующей его изгиба; к силовому агрегату механизированного инструмента, содержащему пневмопривод, сжатый воздух, отредуцированный на требуемое давление, подведен от ресивера, сблокированного с редукционным клапаном и расположенного на балансировочном хомуте, а к точкам смазки кинематических пар и для компенсации утечек из гидроагрегатов поворотных приводов и механизированного инструмента гидрожидкость подана от пневмошприца, закрепленного в статоре как стяжка. This is achieved by the fact that the adaptive robot’s gyroscope, built into its manipulator, contains three gyroscopic axes - the axis of pure rotation, facing in the initial position frontally to the largest projection of the tracking path, the precession axis, or the axis of latitudinal tracking, and the nutation axis, or the axis of meridional tracking which is perpendicular to the axis of pure rotation, as well as the fourth axis, of the inclination of the normal passing through the axial mechanized tool perpendicular to the tangent bends of the traced path of the points of the process ki of a product of arbitrary curvature, each axis with an independent rotary drive and a brake device, with angular and phase sensors of the angle of rotation set by tactile probes located in front and behind the power tool along the tracking course, and also with the possibility of changing the position of the precession axis from vertical to horizontal, when the axis of pure rotation is frontally facing the horizontal largest projection of the tracking trajectory, it is equipped with a stator and a rotor supported by satellites on the stator a gyroscopic ring and a shaft on the bearing assembly of the stator cover fastened with couplers to the stator ring, the rotor axis being aligned with the clean rotation gyroscopic axis and perpendicular to the normal inclination axis to the tangent tangents of the product’s bends, drawn through the center of the carrier with a mechanized tool mounted in it and with the satellites of the second a gyroscopic ring diametrically rigidly attached to the axis of the rotor; on the stator couplers, a balancing clamp is rigidly fixed with the possibility of adjusting the axis of nutations to the center of mass mounted on the rotor and stator, and the nutation axis, divided into half shafts, mounted in the balancing collar, is inserted into the bearing units of the universal joint axle of the precession axis; equipped with an eye for turning a separate drive around the nutation axis of the universal joint fork with the precession axis to the horizontal position against the stop across the manipulator frame, when the axis of pure rotation is frontally facing the horizontal largest projection of the tracking path, and the manipulator frame and the eye fit freely on individual fingers, which are in the initial the position of the continuation of the nutation axis; the second gyroscopic ring is made in the form of two parallel interchangeable annular sectors, embraced counterclockwise from the inner and outer radii by satellites, the carrier of which is a pendulum carriage with a mechanized tool containing a power unit, and the centers of the annular sectors are located on a perpendicular restored from the contact point of the end of the mechanized tool with product and which is a continuation of its bending; to the power unit of a mechanized tool containing a pneumatic actuator, compressed air reduced to the required pressure is connected from the receiver, which is interlocked with a pressure reducing valve and located on the balancing clamp, and to the lubrication points of the kinematic pairs and to compensate for leaks from the hydraulic units of the rotary actuators and the mechanized tool, the hydraulic fluid is supplied from a pneumatic syringe fixed in the stator as a screed.
На фиг. 1 показан вид на торец ротора гироскопа с горизонтальной осью чистого вращения. In FIG. 1 shows a view of the end face of the gyro rotor with a horizontal axis of pure rotation.
На фиг. 2 приведена кинематическая схема гироскопа в виде разреза А-А фиг.1. In FIG. 2 shows the kinematic diagram of the gyroscope in the form of a section aa of figure 1.
На фиг.3 показан гироскоп с вертикальным положением оси чистого вращения (разрез Б-Б фиг.2). Figure 3 shows a gyroscope with a vertical position of the axis of pure rotation (section BB of figure 2).
Гироскоп выполнен в виде кинематической четырехосной системы, состоящей из оси 1 чистого вращения, оси 2 прецессий, оси 3 нутаций и оси 4 наклонения нормали N, проходящей через осевой механизированный технологический инструмент 5 (это, например, может быть сверлильная головка, заклепочник..., могут быть сварочные клещи для точечной сварки, одна клещевина которых с электродом в качестве осевого инструмента показана пунктирными линиями на фиг.3) и перпендикулярной к касательным 6 кривизны изделия 7 в точках 8 его обработки (фиг. 2). Каждая ось снабжена самостоятельным приводом с тормозным устройством: 9 - на оси 1 чистого вращения, 10 - на оси 2 прецессий, 11 - на оси 3 нутаций и 12 - на оси 4 наклонения нормали N. Гироскоп снабжен статором 13 и ротором 14, опирающимся сателлитами 15 на статорное кольцо 16 и валом 17 на подшипниковый узел 18 статорной крышки 19, скрепленной со статорным кольцом 16 стяжками 20. На статорных стяжках жестко закреплен балансировочный хомут 21, из которого выведены две полуоси 22 и 23 оси 3 нутаций, опирающиеся на подшипниковые узлы 24 и 25 карданной вилки 26 оси 2 прецессий, вилка 26 вставлена в проушину 27 с подшипниковым узлом 28 оси 2. Проушина 27 качающимся цилиндром 29 способна к автоматическому изменению положения оси 2 прецессии с вертикального на горизонтальное (фиг.3), причем шарнир качающегося цилиндра 29 закреплен на рамке 30, расположенной на манипуляторе 31. Рамка 30 и проушина 27 посажены свободно на отдельные пальцы, являющиеся в начальном положении продолжением оси 3, но не препятствующие следящему манипулированию ею приводом 10. The gyroscope is made in the form of a four-axis kinematic system consisting of a
Внутри ротора 14 с окнами 32 (фиг.2 и 3) помещена маятниковая тележка 33 в роли водила сателлитов 34, обнимающих встречно два сменных параллельных кольцевых сектора 35 с внутреннего "r" и внешнего "R" радиусов, центры которых расположены на перпендикуляре 36, восстановленном от конца инструмента 5 и являющемся продолжением образующей изгиба изделия 7 в точке 8 (фиг.2 и 3). На маятниковой тележке 33 смонтирован блок 37 силового агрегата механизированного инструмента 5 (например, если механизированным инструментом являются сварочные клещи, то блок 37 - это малогабаритный сварочный трансформатор, электрически присоединенный к клещевинам, и пневмо- или гидропривод сжатия электродов). К пневмоприводу сжатый воздух, отредуцированный на требуемое давление, подведен от ресивера 38, сблокированного с редукционным клапаном 39 и расположенного на балансировочном хомуте 21, а к точкам смазки кинематических пар и для компенсации утечек из гидроагрегатов поворотных приводов и механизированного инструмента гидрожидкость подана от пневмошприца 40, закрепленного в статоре 13 как стяжка 20. Пневмо- и гидрораспределители переключения ходов поворотных приводов и механизированного инструмента расположены в непосредственной близости от потребителей сжатого воздуха и гидравлической энергии. Inside the
Гироскоп адаптивного робота работает следующим образом. The gyroscope of an adaptive robot works as follows.
При поступательном движении главной гироскопической оси 1 чистого вращения вдоль траектории точек 8 на фронтальной поверхности слежения возникают "возмущения" широтного и меридионального характера. Траектория то поднимается, то опускается. Изменение кривизны изделия 7 приводит к иному наклонению касательной 6. От тактильного щупа (не показан), идущего во время подачи впереди инструмента 5, через логический блок управления робота проходит команда, например, приводу 12 на наклон нормали N осью 4. Тележка 33 на сателлитах 34 поворачивается как маятник по сменным кольцевым секторам 35 вместе с блоком 37 силового агрегата механизированного инструмента 5, восстанавливая осью 4 прямой угол между нормалью N и касательной 6. Это происходит, пока конец инструмента 5 как подвес маятника не достигнет следующей точки 8 траектории обработки изделия 7 (фиг.2), ликвидируя "возмущение". Логический блок управления, восстанавливая нормальное положение инструмента 5 к новой касательной кривизны изделия, одновременно следит за тем, чтобы ось 1 чистого вращения поступательно вернулась в плоскость заштрихованного угольника (фиг. 3), образованного осью 41 блока 37 и осью 4, т.е. вдогонку за наклоном нормали N. Такие догоняющие поступательные перемещения оси 1 вслед за следящим наклоном нормали N необходимы для того, чтобы подготовиться к переходу от широтного слежения к широтно-меридиональному (наклонному) и далее от чисто меридионального слежения к меридионально-широтному, а затем вновь к чисто широтному слежению, что и выполняет привод 9 оси 1 чистого вращения без потери нормального положения инструмента 5 относительно изгиба траектории слежения "на ребро". При этом происходит смена характера слежения то приводом 11 нутаций меридионально, то приводом 10 прецессий широтно с периодическими маятниковыми положительными и отрицательными амплитудами качания тележки 33 в пределах торцов дуги сменных кольцевых секторов 35, длина которой рассчитана заранее по максимальным амплитудам нутаций и прецессий, известных из чертежа изделия, чтобы избежать соприкосновений вершинного габарита блока силового агрегата с внутренней поверхностью статора 13 через окна 32 ротора 14. При необходимости стяжки 20 могут образовывать коническое внутреннее пространство статора 13. With the translational motion of the main
Так происходит работа гироскопа, когда ось 1 чистого вращения расположена горизонтально, т.е. фронтально обращена к одной из двух вертикальных плоскостей декартова пространства. This is how the gyroscope works when the
Когда ось 1 чистого вращения в исходном положении вертикальна, т.е. фронтально обращена к горизонтальной плоскости декартова пространства, утрачивается возможность делать догоняющие поступательные перемещения оси 1 приводом 10 вслед за уходящей осью 41 тележки 33 для слежения за псевдоширотными изгибами траектории (фиг.2), наибольшая проекция которой горизонтальна. Для этого случая необходимо вертикальную ось 2 с приводом 10 положить горизонтально. When the
Для автоматизации изменения положения оси 1 прецессий с вертикального на горизонтальное цилиндр 29 опускает проушину 27 в горизонтальное положение, а с ней и карданную вилку 26 вокруг оси 3 (фиг.3) до упора в горизонтальную поперечину 42 рамки 30 манипулятора 31. To automate the change in the position of the axis of the 1 precession from vertical to horizontal, the
Теперь появляется возможность вслед за уклоняющимся от оси 1, как маятник, угольником, образованным осью 4 и осью 41, сделать догоняющий наклон оси 3 приводом 10. К моменту плоского поворота траектории слежения "на ребро" ось 1 совпадает с осью 41, и чистое вращение гироскопа происходит без потери чувствительности тактильных щупов. Now it becomes possible to follow the angle formed by
С целью компенсации потерь времени на вероятностные холостые ходы при отработке "возмущений" пневмо- и гидрораспределители (не показаны) расположены в непосредственной близости от потребителей сжатого воздуха и гидроэнергии в гироскопе, чтобы приводы работали с максимально возможной быстротой. In order to compensate for the time lost in probabilistic idling during the development of “disturbances”, pneumatic and hydraulic distributors (not shown) are located in close proximity to the consumers of compressed air and hydropower in the gyroscope so that the drives work as fast as possible.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133525/02A RU2221689C2 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | Gyroscope of adaptive robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133525/02A RU2221689C2 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | Gyroscope of adaptive robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2221689C2 true RU2221689C2 (en) | 2004-01-20 |
| RU2001133525A RU2001133525A (en) | 2004-01-20 |
Family
ID=32090515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001133525/02A RU2221689C2 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | Gyroscope of adaptive robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221689C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU574292A1 (en) * | 1974-12-26 | 1977-09-30 | Государственный Институт По Проектированию Заводов Автомобильной Промышленности | Pneumohydraulic robot |
| SU946337A1 (en) * | 1980-01-03 | 1999-09-20 | Тульский Политехнический Институт | ROTOR VIBRATION GYRO |
| WO1999047890A1 (en) * | 1998-03-14 | 1999-09-23 | Bae Systems Plc | A gyroscope |
-
2001
- 2001-12-14 RU RU2001133525/02A patent/RU2221689C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU574292A1 (en) * | 1974-12-26 | 1977-09-30 | Государственный Институт По Проектированию Заводов Автомобильной Промышленности | Pneumohydraulic robot |
| SU946337A1 (en) * | 1980-01-03 | 1999-09-20 | Тульский Политехнический Институт | ROTOR VIBRATION GYRO |
| WO1999047890A1 (en) * | 1998-03-14 | 1999-09-23 | Bae Systems Plc | A gyroscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2001133525A (en) | 2004-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101559597B (en) | Multifunctional gantry type seven-shaft industrial robot | |
| EP0080325B1 (en) | Split-ball type wrist and manipulator assembly for robot | |
| JP5627608B2 (en) | Head for precision machining of a three-dimensional body continuously and machining apparatus equipped with the head | |
| JP5884785B2 (en) | robot | |
| JP6602620B2 (en) | Combined link actuator | |
| US6043621A (en) | Production positioning system | |
| CN102649276A (en) | Articulated robot wrist | |
| JP2015027713A (en) | Robot | |
| JP2012196716A (en) | Method of detecting inter-axis offset of six-axis robot | |
| JPH07148688A (en) | Industrial robot | |
| WO2017208903A1 (en) | Working device using parallel link mechanism | |
| EP0019596B1 (en) | Robot with light-weight, inertia-free programming device | |
| RU2221689C2 (en) | Gyroscope of adaptive robot | |
| US5111623A (en) | Process and apparatus for machining the inner surfaces of hollow bodies | |
| JP2002505202A (en) | Equipment for treating surfaces, in particular lifting equipment and methods of operating such equipment | |
| JPS61168487A (en) | Mechanical wrist mechanism | |
| KR100448249B1 (en) | Free surface processing tool | |
| Sarkar et al. | Significance of spline curve in path planning of flexible manipulator | |
| CN109968347A (en) | A kind of Zero positioning method of seven axis robot | |
| EP2303520B1 (en) | A robotic arm | |
| JPH038310B2 (en) | ||
| JPS61293796A (en) | Flexible arm device | |
| JPS59115187A (en) | flexible arm | |
| WO2024004290A1 (en) | Rotating structure | |
| Beiner | Kinematics of an–bay triangle–triangle variable geometry truss manipulator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061215 |