SU234762A1 - - Google Patents

Description

Translated fromRussian

МАНИПУЛЯТОР С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ОЧУВСТВЛЕНИЕМMANIPULATOR WITH SPATIAL FEELING

Манииул торы с пространственным очувствлением и очувствленные по нагрузке, содержащие задающую руку с руко ткой, оснащенной системой датчиков, и исполнительную руку с системой датчиков давлени  и снабженную сервоприводами, отслеживающими положение кистей оператора в пространстве, известны.Space-sensing maniaiulators, which are load sensing, contain a driver hand with a handle equipped with a sensor system, and an executive hand with a pressure sensor system equipped with servo drives that track the position of the operator's brushes in space are known.

Однако эти манипул торы имеют значительные паразитные нагрузки, испытываемые оператором и возникающие вследствие инерционности различных звеньев манипул тора (двигателей , роторов) и трени  в элементах передачи , которое оператору необходимо преодолевать . Паразитные нагрузки существенно искажают информацию о величине рабочего усили , действуюихего на механнзм схвата, ухудшают динамические качества манипул тора и привод т к повышенной утомл емости операторов.However, these manipulators have significant parasitic loads experienced by the operator and arising due to the inertia of the various links of the manipulator (engines, rotors) and friction in the transmission elements, which the operator must overcome. Parasitic loads significantly distort information about the magnitude of the work force, acting on the gripper mechanism, impair the dynamic qualities of the manipulator and lead to increased operator fatigue.

Предлагаемый манипуот тор отличаетс  от известных тем, что сервоприводы след щих систем манипул тора выполнены необратимыми , а датчики руко тки - в виде вибраторов, воздействующих на ладонную поверхность руки оператора и позвол ющих ему получать достаточную информацию о величине и направлении силовых факторов, в том числе моментов, воспринимаемых механизмом схвата исполнительной руки. Такое выполнениеThe proposed manipulator differs from the known ones in that the servo drives of the follower systems of the manipulator are irreversible, and the handle sensors are in the form of vibrators acting on the palm surface of the operator’s hand and allowing him to obtain sufficient information about the magnitude and direction of the force factors, including moments perceived by the grip mechanism of the executive hand. This implementation

манипул тора улучн:ает его эксплуатаннониые качества и снижает утомл емость оператора благодар  использованию в качестве приводов простых и надежных след щих систем. Кроме того, повышаетс  чувствительность манипул тора вследствие того, что исключаетс  воздействие на оиератора рабочих и паразитных нагрузок .the manipulator improves its operational qualities and reduces operator fatigue due to the use of simple and reliable tracking systems as drives. In addition, the sensitivity of the manipulator is increased due to the fact that the operation and parasitic loads on the actuator are eliminated.

На фиг. 1 изображена принциииальна  схема манипул тора; на фиг. 2 - руко тка задающей руки в двух проекци х с сечением по Л-Л.FIG. 1 depicts the principle manipulative circuit; in fig. 2 - the handle of the master hand in two projections with a cross section along LL.

Манипул тор содержит задающую и исполнительную руки / и 2, св занные сервоприводами с необратимыми след щими системами .: таким образом, что исполнительна  рука 2 копирует в пространстве все движени  задающей руки 1.The manipulator contains the specifying and executive hands / and 2, connected by servo drives to irreversible tracking systems: so that the executive arm 2 copies all the movements of the specifying arm 1 in space.

Задающа  рука / имеет руко тку 4 нр моугольного сечени  с заплечиками 5 и 6 на торцах. На поверхности руко тки и на внутренних сторонах заплечиков вмонтированы вибраторы 7. Вибраторы на руко тке расположить различным образом. В качестве примера показана руко тка (см. фиг. 2), имеюща  четырнадцать вибраторов. Вибраторы располагают ца кра х руко тки и ближе к гран м. На задающей руке (см. фиг. 1) имеетс  также механизм 8 управлени  схватом . Управление схватом производитс  при помощи рычажков с кольцами 9 к 10 на концах . Оператор охватывает ладонью руко тку, а большой и указательный нальцы вставл ет в кольца. У этих колец со стороны подушечек пальцев имеютс  миниатюрные вибраторы //, возде11ствуюш,ие на кожу нальцев. Исполнительна  рука 2 и.меет корпус 12 с встроенным в него .механизмом схвата 13, который содержит цилиндрическую деталь 14. На этой детали установлеиы шесть датчиков 15 давлени , собнраюш,их информацию о величине и пространственном расположении сил, действующих на механизм. Сигналы от датчиков 15 поступают в кодирующее устройство 16, где сигиалы от этих датчиков преобразуютс  в электрические колебани  с переменной частотой или амплитудой и распредел ютс  по вибраторам в зависимости от их расположени  на руко тке 4. На губках механизма схвата 13 имеютс  датчики 17 усили  зажи: ia . Сигналы от этих датчиков поступают в устройство 18, преобразующее их в электрические колебани  с переменной частотой илн амнлнтудой, которые затем направл ютс  в вибраторы /:/ и 12 на кольца 9 и 10 и здесь преобразуютс  в механические колебани . Работа на манипул торе производитс  следующим образом. Оператор перемещает в пространстве задающую руку / с помощью руко тки 4 и воздействует на механизм 8 управлени  схватом. Все эти движени  передаютс  сервопривода1ми со след щими системами 3 на исполнительную руку 2, и последн   дублирует движение руки ). Информацию о силах и моментах , воздействующих на схват, онератор но.тучает от вибраторов 7, встроенных в поверхность руко тки 4, и заплечников 5 и 6. Чтобы пон ть, как воспринимаютс  оператором ощущени  величины и направлени  нагрузки в пространстве, можно мысленно представить, что механизм схвата находитс  на задающей руке 1. В этом случае силы и момент, действующие на механизм схвата через руко тку 4, -передавались бы оператору в виде давлений в разных местах ладони. Сила ощущаетс  как равномерное давление руко тки в какомто иаправлении, а момент - как пара сил с п.чечом, равиым максимальио охватываемому ладонью рассто нию на руко тке 4 в плоскости действи  момента. По этим ощущени м оператор легко может иредставить себе величину и направление нагрузки , действующей на механ 1зм схвата. Очевидно, что наибольпюе количество информации оиератор будет нолучать с тех участков ладони, которые расноложены на кра х нлоскостеи руко тки, т. е. на гран х и концах руко тки 4. Поэтому, если в этих местах расиоложить вибраторы, частота или амплитуда .механических колебаний которых будет пропорциональна величине давлени , оказываемого в данном месте нагрузкой на ладонь, а .механизм схвата поставить на свое место, т. е. на исполнительную руку, то очевидно оператор после небольшой тренировки (после того, как у него выработаетс  условный рефлекс отождествл ть местные вибрации определенной частоты или а.мплитуды с определенным местным давлением на ладонь) сможет цредставить себе величину и направление нагрузки , действующей ца механизм схвата. Функцию распределени  электрических колебаний ио различны.м вибраторам выполн ет устройство 16. Количество и расположение вибраторов завис т от фор.мы руко тки 4. Руко тку выгодно делать четырехугольного сечени  с тем, чтобы четыре грани четко разграничивали вибраторы , информирующие о вертикальном и горизонтальном направлении нагрузки. Кроме чисто вибрационной информации об объекте работы, возможно и комбинирование предложенной системы с обычными обратимыми след щи.ми системами. Например, воз .можно устройство, аналогичное опнсанно.му, по отличающеес  от него наличие.м обрати.мой след щей систе1мы только в канале, управл ющем сжатием губок захвата., В это.м случае канал информационной св зи 19, датчики 17 и вибраторы // не нужны. т-г Предмет и з о б р е т е н н   Манипул тор с пространственным очувствлением , содержащий задающую руку с оснащенной системой датчиков руко ткой, исполнительную руку с сервоприводами, отслеживающими нололсение кистей оператора в пространстве , и очувствлениый по нагрузке, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  его эксплуатационных качеств и снижени  уто.мл емости оператора путем использовани  в качестве приводов простых и надежных след щих систем и повышени  чувствительности .манипул тора вследствие исключени  воздействи  на оператора рабочих и паразитных нагрузок , сервоприводы в нем выполнены необратимы .ми, а датчики руко тки - в виде вибраторов, воздействующих на ладонную поверхность кисти оператора и позвол ющих ему получать достаточную инфор.мацию о величине и направлении силовых факторов, в том числе мо.ментов, воспринимаемых механизмом схвата исполнительной руки.The master arm / has a handle of 4 nr of a carbonate section with shoulders 5 and 6 on the ends. Vibrators are mounted on the surface of the handle and on the inner sides of the shoulders 7. Arrange vibrators on the handle in different ways. As an example, a handle is shown (see FIG. 2), having fourteen vibrators. The vibrators position the edge of the handle and closer to the edges. On the master arm (see Fig. 1) there is also a gripper control mechanism 8. The tong is controlled by levers with rings 9 to 10 at the ends. The operator covers the palm of the hand, and the large and index ends are inserted into the rings. These rings on the side of the finger pads have miniature vibrators //, which extend on the skin on the skin. Executive arm 2 also has a body 12 with a gripper 13 mechanism embedded in it, which contains a cylindrical part 14. On this part there are six pressure sensors 15, assembled, their information about the size and spatial arrangement of forces acting on the mechanism. The signals from the sensors 15 are fed to the encoder 16, where the signals from these sensors are converted into electrical oscillations with variable frequency or amplitude and distributed to the vibrators depending on their location on the handle 4. The clamp force sensors 17 are located on the jaws of the mechanism 13: ia. The signals from these sensors enter the device 18, which converts them into electrical oscillations with variable frequency or amnltudoy, which are then sent to the vibrators /: / and 12 to rings 9 and 10 and are converted into mechanical vibrations here. Work on the manipulator is as follows. The operator moves the master arm in space with the handle 4 and acts on the gripper control mechanism 8. All these movements are transmitted by servo-driver with the following systems 3 to executive arm 2, and the latter duplicates the movement of the arm). Information about the forces and moments acting on the gripper, the operator snaps from the vibrators 7 embedded in the surface of the handle 4, and the shoulders 5 and 6. To understand how the operator perceives the sense of magnitude and direction of the load in space, you can mentally imagine that the gripper mechanism is on the specifying arm 1. In this case, the forces and moment acting on the gripper mechanism through the handle 4 would be transmitted to the operator in the form of pressures in different places of the palm. The force is felt as an equal pressure of the handle in some direction, and the moment as a pair of forces with a stroke, the rave of the distance between the palm of the handle 4 in the plane of the moment. According to these feelings, the operator can easily imagine the magnitude and direction of the load acting on the gripper mechanism. Obviously, the greatest amount of information will be received from those parts of the palm of your hand that are located on the edges of the handle, that is, at the edges and ends of the handle 4. Therefore, if in these places vibrators, frequency or amplitude of mechanical fluctuations of which will be proportional to the value of pressure exerted at a given place by the load on the palm, and putting the gripper in place, i.e. on the executive arm, the operator is obvious after a small workout (after a conditional efleks be identified local vibration of a certain frequency or a certain a.mplitudy local pressure on hand) can itself tsredstavit magnitude and direction of the load acting tsa gripper mechanism. The function of the distribution of electrical oscillations and different. Vibrators are performed by device 16. The number and arrangement of vibrators depend on the shape of the handle 4. It is advantageous to make a quadrilateral section so that the four edges clearly distinguish between vibrators informing about the vertical and horizontal direction load. In addition to purely vibrational information about the object of work, it is also possible to combine the proposed system with the usual reversible trace systems. For example, it is possible a device similar to that which is different from it. The reversible tracking system is only in the channel that controls the compression of the gripping jaws. In this case, the information link 19, the sensors 17 and vibrators // are not needed. t-d Subject and use of a spatially sensitive manipulator containing a master arm with a sensor system equipped with a handle, an executive arm with servo drives that track the operator’s hands on nololation in space, and sensing on the load, that, with the aim of improving its performance and reducing operator’s maximization by using simple and reliable follow-up systems as drives and increasing the sensitivity of the manipulator due to the exclusion of the operating and parasitic loads, the servo drives in it are irreversible, and the handle sensors are in the form of vibrators acting on the palm of the hand of the operator and allowing him to obtain sufficient information about the magnitude and direction of the force factors, including my. cops perceived by the grip mechanism of the executive hand.