Сустав для робота

6 основных типов промышленных роботов

Сустав для робота

Первый промышленный робот в Японии был произведён полвека назад. В 1968 году компания Kawasaki Heavy Industries подписала лицензионное соглашение с американской венчурной компанией Unimation и начала собственное производство в Японии. Первый японский промышленный робот под названием «Kawasaki-Unimate 2000» был выпущен в 1969 году. 

С этого момента производство промышленных роботов, преимущественно сфокусированное на автомобильной промышленности, начало набирать обороты.

Компания Kawasaki стала одним из крупнейших производителей промышленных роботов, заняв большую долю на мировом рынке и создав основу для того, чтобы Япония стала всемирно признанным «Королевством робототехники».

Можно считать, что промышленная робототехника родилась в США, но выросла в Японии. 

Сегодня промышленные роботы используются не только в автомобильной промышленности, но и при сборке электроники, и в пищевом производстве.

Роботы успешно используются для решения многих задач: сварка, покраска, сборка, палетирование.

Для того, чтобы наилучшим способом адаптироваться к каждому типу задачи — промышленные роботы бывают различных типов, различных конструкций и с разными функциями. 

Несмотря на большое разнообразие, решаемых роботом, задач, и вариаций конструкции, выделяют 6 основных типов роботов. 

Существуют различные способы структуризации промышленных роботов: по размеру, нагрузке, сфере применения. В этой статье мы остановимся на структуризации по типу соединения звеньев робота и механической конструкции. 

У роботов могут быть и вращательные и линейные оси. Количество соединений в роботе является количеством осей или степеней свободы (DOF). Количество и типы соединений звеньев робота будет для нас основным фактором, позволяющим нам определить тип робота. 

Можно найти много схожего в строении суставов робота и человека. Чаще всего двигатели вращают суставы робота, подобно как мышцы вращают запястье человек или сгибают руку в локте.  Но есть и то, что у человека нет – это линейные соединения звеньев робота, позволяющие выдвигать вперёд/назад или верх/вниз сустав робота.

У каждого промышленного робота есть инструмент, который, как правило, крепится на запястье – это может быть сварочная горелка или захват. Для перемещения инструмента требуется как минимум три сустава, чтобы двигаться по трем осям координат. Для ориенитирования сустава с инструментом, потребуется ещё 3 оси.

Теперь вы знаете основы, перейдем к основным типам роботов.

Сферический робот, с полярной системой координат. (POLAR COORDINATE ROBOT)

Первый промышленный робот

Kawasaki-Unimate 2000 выпущенный в 1969 году

Этот робот имеет центральный поворотный вал как у башни танка и удлиняющуюся руку с вращающимся запястьем. Рука, способная удлиняться предназначена для достижения большого радиуса действия. Такой тип роботов широко использовался на заре промышленной робототехники. Робот Kawasaki-Unimate 2000, как раз этого типа.

Ниже редкое видео демонстрирующее работу первого японского промышленного робота Kawasaki-Unimate 2000 

Цилиндрический робот (CYLINDRICAL COORDINATE ROBOT)

Робот с 50-летней историей.

На фото робот Kawasaki TL420
для работы с жидкокристаллической стеклянной подложкой.

Этот робот похож на робота с полярной системой координат — у него также есть выдвигающаяся рука и поворотный вал. Но разница заключается в движении руки робота, которая может двигаться по вертикали, скользящим линейным, а не вращающимся движением. Сегодня роботы этого типа по-прежнему используются, например, для переноса LCD панелей для мониторов.   

Линейный робот (Декартов робот) (Cartesian robot).

Простой в управлении.

Робот, работающий в прямоугольной системе координат. Движения этого робота похожи на игровой автомат, в котором нужно достать игрушку. Все звенья робота двигаются по трём перпендикулярным осям и не вращаются.

Как правило, такой робот имеет большие габариты, но высокую точность и простоту в управлении.

Этот тип роботов чаще применяется для перемещения тяжелых инструментов, а в качестве инструмента можно использовать даже целого робота.

На видео, пример конструкции с линейными осями с подвешенным шарнирным роботом Kawasaki

Шарнирный робот (ARTICULATED ROBOT)

Высокая гибкость движений

На фото универсальный робот Kawasaki CX210L
с грузоподъемностью 210 кг 

Сегодня это самый распространенный промышленный робот. Конструкция представляет собой последовательно соединённые звенья. Каждое следующее звено крепится к концу другого. 6-ти осевой шарнирный робот имеет такую же подвижность, как и человеческая рука.

Но считается, что программирование таких роботов гораздо сложнее. Однако, благодаря современным контроллерам Kawasaki, процесс создания управляющей программы чрезвычайно прост.

Этот тип роботов используется для очень широкого круга задач, таких как палетирование, обслуживание станков, дуговая или точечная сварка и многое другое.

Пример современного 6-ти осевого шарнирного робота Kawasaki RS007L.

SCARA робот (SELECTIVE COMPLIANCE ASSEMBLY ROBOT ARM) 

Сборщик

На фото двурукий робот Kawasaki duAro1

Этот робот отличается тем, что все основные звенья перемещаются только в горизонтальной плоскости. И только инструмент на конце руки двигается в линейном направлении.

За счёт высокой жесткости в вертикальном направлении роботы SCARA достигают высокой точности и скорости с двигателями меньшей мощности. Роботы с такой конструкцией наиболее востребованы в операциях по сборке.

К примеру, SCARA робот duAro успешно применяется на заводах по сборке печатных плат и размещению полупроводниковых пластин.

На видео ниже представлена работа двухрукого робота DuAro. Робот собирает печатные платы.

Параллельный робот (Дельта робот)(Робот-паук)

Когда скорость важна

На фото высокоскоростной робот Kawasaki YF003N

Ключевым отличием таких роботов является конструкция из нескольких звеньев, прикрепленных к общему основанию, позволяющий сохранять пространственную ориентацию инструмента робота.

Чаще всего дельта робот состоит из трёх таких рычагов. Все три рычага одновременно поддерживают захват робота на одинаковой высоте.

Обладают высокой скоростью и применяются для операций сортировки или укладки цельной продукции в короба, и, как правило, устанавливается над конвейером.

На видео показано как робот YF03N сортирует листки базилика по размеру.

Заключение

Все вышеперечисленные роботы являются промышленными, но каждый отличается своими характеристиками: грузоподъёмностью,  диапазоном рабочей зоны, точностью, скоростью, габаритами. В зависимости от типа соединения звеньев и конструкции каждый робот находит своё оптимальное применение, свою задачу с которой справляется лучше других. 

При автоматизации вашего конкретного процесса важно понимать различные доступные варианты решения задачи, чтобы вы могли выбрать лучший тип промышленного робота под вашу задачу. 

Если вы хотите обсудить, какой тип роботов лучше всего подходит для вашей конкретной задачи, свяжитесь с нами по телефону 8(812)209-11-03 или по адресу info@robowizard.ru

Источник: https://www.robowizard.ru/blog/vidi-promishlennih-robotov

Как устроены роботы?

Сустав для робота

Мы часто пишем о роботах. Их делают во всем мире. Иногда они совершенно не похожи на людей, иногда наоборот. Тем не менее многие из нас не имеют ни малейшего представления о том, как их делают, из чего, с какими проблемами сталкиваются инженеры и как их преодолеть. В этой статье мы подробно разберем, как устроены роботы и как они работают.

На самом базовом уровне люди состоят из пяти основных компонентов:

  • структура тела;
  • система мышц, которая движет телом;
  • система органов чувств, которая получает информацию о теле и окружающей среде;
  • источник энергии, питающий мышцы и органы чувств;
  • мозговая система, которая обрабатывает информацию от органов чувств и дающая указания мышцам.

Конечно, у нас есть ряд нематериальных атрибутов вроде интеллекта и морали, но на чисто физическом уровне список выше включает это.

Роботы делаются из аналогичных компонентов. Обычный робот обладает подвижной физической структурой, электродвигателем определенного рода, системой сенсоров (датчиков, органов чувств), блоком питания и компьютерным «мозгом», который контролирует все эти элементы. По существу, роботы — это техногенные версии животной жизни. Это машины, которые копируют поведение людей и животных.

Джозеф Энгельбергер, пионер промышленной робототехники, однажды заметил: «Я не могу дать определение роботу, но я точно узнаю его, когда увижу».

Если вы задумаетесь обо всех возможных машинах, которые люди называют роботами, вы поймете, что невозможно придумать всеобъемлющее определение.

У каждого есть свое представление о том, что представляют собой роботы.

Вам наверняка известны эти роботы:

  • R2D2 и C-3PO: умные говорящие роботы с ярко выраженной индивидуальностью из фильмов серии «Звездные войны»
  • AIBO от Sony: собака-робот, которая обучается в процессе взаимодействия с людьми
  • ASIMO от Honda: робот, который может ходить на двух ногах
  • Промышленные роботы: автоматизированные машины, работающие на сборочных конвейерах
  • Дейта: почти человекоподобный андроид из «Звездного пути»
  • Роботы-саперы
  • Марсоходы NASA
  • HAL: бортовой компьютер из «Космической Одиссеи 2001 года» Стэнли Кубрика
  • MindStorm: популярный роботизированный комплект от LEGO

Все вышеперечисленное можно назвать роботами. Роботом, как правило, называется то, что люди считают роботом. Большинство робототехников (людей, которые делают роботов) использует более точное определение. Они указывают, что роботы обладают перепрограммируемым мозгом (компьютером), который движет тело.

Согласно этому определению, роботы отличаются от других подвижных машин вроде автомобилей, поскольку у них есть компьютерный элемент. У большинства новых автомобилей есть бортовой компьютер, но в него можно внести не так много нового.

Вы управляете большинством элементов в автомобиле непосредственно при помощи механических устройств разного рода.

Роботы отличаются от обычных компьютеров по своей физической природе — у обычных компьютеров нет физического тела, они могут существовать и без него.

Основы роботов

У подавляющего большинства роботов действительно есть общие черты. Прежде всего, почти у всех роботов есть подвижное тело. Некоторые обладают только моторизованными колесами, у других есть десятки подвижных сегментов, как правило, из металла или пластика. Как кости в вашем теле, отдельные сегменты соединяются вместе с помощью суставов.

Колеса робота и поворотные суставные сегменты активизируются при помощи приводов разного рода. Некоторые роботы используют электродвигатели и соленоиды в качестве актуаторов (приводов); некоторые используют гидравлическую систему; некоторые — пневматическую систему (на основе сжатых газов). Роботы могут использовать все эти типы приводов.

Робот нуждается в источнике питания, чтобы управлять этими приводами. Большинство роботов либо оснащены батареей, либо работают от розетки. Гидравлическим роботам нужен насос для создания давления в гидравлической системе, а пневматическим роботам нужен воздушный компрессор или баллоны со сжатым воздухом.

Все приводы подключаются к электрической цепи. Цепь напрямую питает электродвигатели и соленоиды, что активизирует гидравлическую систему при помощи электрических клапанов. Клапаны направляют сжатую жидкость через машину.

Для перемещения гидравлической ноги, например, оператор робота должен открыть клапан, ведущий от жидкостного насоса к поршневому цилиндру, закрепленному на ноге. Жидкость под давлением будет двигать поршень, толкая ногу вперед.

Чтобы двигать конечностями в обоих направлениях, роботы используют поршни, которые могут толкаться в обе стороны.

Компьютер робота управляет всем, что подключено к цепи. Чтобы передвигать робота, компьютер активирует все необходимые двигатели и клапаны. Большинство роботов можно перепрограммировать, чтобы изменить поведение — достаточно просто ввести новую программу в компьютер.

Не у всех роботов есть система сенсоров, и лишь некоторые обладают способностью видеть, слышать, чувствовать запах или вкус. Самая распространенная способность робота — способность ходить и наблюдать за своим перемещением. Стандартная конструкция использует колеса с щелью в суставах робота.

Светодиод на одной стороне колеса пускает луч света через щель, чтобы подсветить датчик света на другой стороне колеса. Когда робот движет определенным суставом, колесо с щелью крутится. Щель разбивает луч света по мере вращения колеса. Световой датчик считывает поведение светового луча и передает данные на компьютер.

Компьютер точно может сказать, как вращается сустав в определенной модели. По тому же принципу работает компьютерная мышь.

Это основы робототехники. Робототехники могут комбинировать эти элементы в бесконечное число способов создания роботов неограниченной сложности.

Роботизированный манипулятор

Термин «робот» пришел к нам от чешского слова «robota», что означает буквально «принудительный труд». В принципе, это слово отлично описывает большинство роботов. Чаще всего роботы делают тяжелую работу, монотонно трудятся на производстве. Также они решают задачи, которые сложны, опасны или скучны для людей.

Наиболее распространенный вид робота — это роботизированный манипулятор. Типичный манипулятор состоит из семи металлических сегментов, соединенных шестью суставами.

Компьютер управляет роботом, вращая отдельные шаговые двигатели, подключенные к каждому суставу (некоторые крупные манипуляторы используют гидравлику или пневматику). В отличие от обычных двигателей, шаговые двигатели двигаются точными шажками.

Это позволяет роботу перемещать руку очень точно, в точности повторяя одно и то же движение снова и снова. Робот использует датчики движения, чтобы убедиться, что совершает движения правильно.

Промышленный робот с шестью суставами напоминает человеческую руку — у него есть подобия плечу, локтю и запястью. Как правило, плечо установлено на неподвижной базовой структуре, а не на подвижном теле. У такого типа робота есть шесть степеней свободы, то есть он может поворачиваться в шести разных направлениях. Для сравнения, человеческая рука имеет семь степеней свободы.

Задача вашей руки — перемещаться с места на место. Аналогичным образом, задача манипулятора — перемещать концевой эффектор с места на место. Вы можете оснастить манипулятор разными концевыми эффекторами, предназначенными для конкретных задач.

Один из распространенных эффекторов — упрощенная версия руки, которая может хватать и переносить разные объекты. Манипуляторы часто обладают встроенными датчиками давления, которые предписывают компьютеру, с какой силой захватывать конкретный объект. Это позволяет роботу не ломать все, что он хватает.

Другие конечные эффекторы включают паяльные лампы, дрели и распылители порошка или краски.

Промышленные роботы предназначены для того, чтобы делать одни и те же вещи, в контролируемой среде, снова и снова. Например, робот может закручивать колпачки на тюбиках с зубной пастой.

Чтобы научить робота делать это, программист описывает порядок движения, используя ручной контроллер.

Робот записывает последовательность движений в память и делает это снова и снова, когда новый продукт поступает на конвейер.

Большинство промышленных роботов работает на конвейерах, собирая автомобили. Роботы делают это более эффективно, чем люди, поскольку более точны.

Они всегда сверлят в одном и том же месте, затягивают болты с одной и той же силой, независимо от того, сколько часов проработали. Сборочные роботы также важны для компьютерной отрасли.

Весьма сложно точно собрать крошечный микрочип силами человека.

Мобильные роботы

Манипуляторы весьма просто собрать и написать для них программу, поскольку они работают в ограниченном пространстве. Но все становится немного сложнее, если вы отправляете робота в мир.

Первое препятствие заключается в том, чтобы дать роботу рабочую систему передвижения. Если робот будет двигаться только по гладкой земле, колеса или гусеницы будут лучшим вариантом.

Колеса или гусеницы также могут работать на грубой земле, если будут достаточно большими. Но чаще всего робототехники задумываются о ногах, поскольку их легче адаптировать.

Строительство роботов с ногами также помогает ученым понимать естественное движение — полезное упражнение для биологов.

Как правило, гидравлические или пневматические поршни перемещают ноги робота вперед и назад. Поршни крепятся к разным сегментам ног так же, как мышцы крепятся к разным костям. Но заставить все эти поршни работать должным образом — сложная задача.

Когда вы были ребенком, ваш мозг пытался выяснить, как нужно точно двигать мышцами, чтобы стоять на двух ногах и не падать. Аналогичным образом, конструктор робота должен определить правильную комбинацию поршневых движений, участвующих в ходьбе и запрограммировать эту информацию в компьютер робота.

Многие мобильные роботы оснащены встроенной системой баланса (набором гироскопов, например), которая подсказывает компьютеру, когда нужно исправить движение.

Прямохождение (ходьба на двух ногах) — довольно нестабильно, поэтому ему сложно научить роботов. Чтобы создать стабильного робота-ходока, конструкторы часто наблюдают за миром животных, особенно насекомых. Шестиногие насекомые обладают невероятно хорошим балансом и адаптируются к широкому набору местностей.

Некоторые мобильные роботы управляются дистанционно — человек говорит им, что делать и когда. Дистанционное управление может осуществляться с помощью провода, радио или инфракрасных сигналов.

Роботы с удаленным управлением часто называются кукольными роботами, и они полезны для работы в опасных или труднодоступных условиях — например, в глубокой воде или в жерле вулкана. Некоторые роботы управляются дистанционно лишь отчасти.

Например, оператор может отправить робота в определенное место, а обратно робот уже сам найдет дорогу.

Как видите, роботы чертовски похожи на нас.

Источник: https://Hi-News.ru/robots/kak-ustroeny-roboty.html

Сустав руки робота

Сустав для робота

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при построении человекообразных (андроидных) роботов.

Уровень техники

Основной проблемой при конструировании руки человекообразного робота является обеспечение низкой стоимости, которая определяется технологичностью и сложностью конструкции.

Фактически, только стоимость робота является причиной отсутствия человекообразных роботов в быту и на потребительском рынке, несмотря на огромное число экспериментально построенных образцов, стоимость которых колеблется от единиц до десятков миллионов рублей за один экземпляр (см., например, http://mindtrans.narod.ru/robots/robots.htm).

Сложность руки в значительной степени обусловлена ограничением на ее объем и форму, а также необходимостью применения понижающего редуктора, поскольку современные электродвигатели имеют наибольший к.п.д. только при высоких скоростях вращения. Все это приводит к высокой сложности конструкции, требующей неочевидных технических решений.

Для приведения сустава руки в движение используют электродвигатели, линейные актуаторы, шаговые двигатели, гидравлические и пневматические цилиндры.

Для понижения скорости вращения вала используют редукторы на зубчатых колесах, винтовые и червячные передачи, волновые и планетарные редукторы, ременные передачи.

Не все редукторы позволяют сохранять положение нагруженной руки при отключенном питании электродвигателей.

Известен сустав руки робота (патент US 20110048158 A1), использующий систему зубчатых колес для понижения скорости вращения вала электродвигателя, вращение через которые подается на вал, соединяющий плечо и предплечье руки робота. Недостатком устройства является сложность и большой занимаемый объем.

Известен также сустав руки (патент US 2010/0162846 A1), в котором для понижения скорости вращения использована винтовая пара, преобразующая вращательное движение вала двигателя в поступательное движение гайки, навинченной на винт, и затем через ременную передачу обратно во вращательное движение оси вращения сустава руки робота (см. Fig.3 в описании патента US 2010/0162846 A1). Недостатком устройства является большой занимаемый объем и наличие ременной передачи, склонной к проскальзыванию и требующей системы натяжения ремня для надежной работы.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является структура руки робот, защищенная патентом US 6580970 B2 “Arm structure of human-type robot”, от 17 июня 2003 г. Локтевой сустав руки (см. Fig.3 и Fig.

4 в описании этого патента) состоит из плеча и предплечья, которые соединены двумя подшипниками, обеспечивающими свободное сгибание руки в локтевом суставе, а также волнового редуктора, входная ось которого соединена со шкивом, который вращается ремнем, соединенным со вторым шкивом, закрепленным на оси двигателя. Аналогичный конструктив использован в плече для вращения руки вокруг ее продольной оси.

Недостатком прототипа является его технологическая сложность, связанная с необходимостью изготовления кожуха руки методом литья алюминия под давлением, высокая сложность примененного (волнового) редуктора (имеющиеся в продаже волновые редукторы примерно в 5 раз дороже планетарных), а также отсутствие возможности сохранения положения согнутой руки при отключенном питании электродвигателя, поскольку возможна обратная передача вращения с выхода волнового редуктора на его вход и далее на вал электродвигателя.

Сущность изобретения

Основная часть сустава руки робота расположена внутри кожуха (фиг.1), состоящего из трех частей: кожуха плеча 1, кожуха предплечья 3 и кожуха локтя 2. Все части кожуха крепятся винтами 4 к дискам 7, 8, 9 и 10 на фиг.2. Сустав содержит узел вращения плеча 20 и узел сгибания в локте 21, которые полностью идентичны и состоят из (см. фиг.3 и фиг.

4) первого диска узла вращения плеча 7 и второго диска узла вращения плеча 8, а также подшипника 13 и планетарного двухступенчатого редуктора, состоящего из коронной шестерни 15, блока сателлитных шестерен с водилом 16, второго водила 14 и солнечной шестерни 18.

Первый 7 и второй 8 диски узла вращения плеча соединяются с помощью шарикоподшипника 13, закрепленного в них тугой посадкой. В полость первого диска узла вращения плеча 7 вставляется коронная шестерня 15, внутрь которой вставляется блок сателлитных шестерен с водилом 16, а второе водило 14 закрепляется на втором диске плеча 8.

Коронная шестерня 15 неподвижно прижимается к основанию первого диска узла вращения плеча 7 с помощью пластины 17. Солнечная шестерня 18 насаживается тугой посадкой на входной вал 19 и вставляется в блок сателлитных шестерен 16. Идентично устроен узел сгибания в локте 21 на фиг.2. К первому диску узла вращения плеча 7 прикреплен шаговый двигатель 12 (см. фиг.

2), а к первому диску узла сгибания в локте 9 – двигатель с червячным редуктором 11. Второй диск узла вращения плеча 8 соединен со вторым диском 10 узла сгибания в локте 21 с помощью уголка 11.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение сложности устройства, увеличение компактности и обеспечение сохранения положения руки при отключении питания двигателей.

Уменьшение сложности и увеличение компактности достигается тем, что в предлагаемом устройстве вместо двух подшипников, закрепленных с двух сторон оси сгибания в локте относительно плеча (как у прототипа), использован только один подшипник 13 (фиг.3 и фиг.4).

Подшипник выбран достаточно большим, чтобы он мог выдержать не только радиальную, по и продольную нагрузку. Кроме того, вместо волнового редуктора использован более простой планетарный двухступенчатый редуктор.

Возможность закрепления кожуха непосредственно на дисках 10 и 9, а также на дисках 7 и 8 упрощает его конфигурацию и поэтому позволяет использовать технологически более простой и дешевый способ формования кожуха методом штамповки алюминия или горячей формовки пластмассового листа, исключение второго подшипника делает предлагаемый конструктив более компактным по сравнению с прототипом, что позволяет использовать освободившееся пространство внутри кожуха руки для размещения двигателей и драйверов большей, чем у прототипа, мощности.

Для обеспечения сохранения положения руки после отключения питания применен двигатель с червячным редуктором 11 (фиг.2).

Перечень фигур чертежей и иных материалов

Фиг.1 – кожух локтевого сустава. Здесь 1 – кожух плеча; 2 – кожух локтя; 3 – кожух предплечья; 4 – винты; 5 – ось вращения плеча; 6 – ось изгибания руки в локте.

Фиг.2 – детали внутри кожуха, показанного на фиг 1. Здесь 7 – первый диск узла вращения плеча; 8 – второй диск узла вращения плеча; 9 – первый диск узла сгибания в локте, 10 – второй диск узла сгибания в локте; 11 – двигатель с редуктором; 12 – шаговый двигатель; 20 – узел вращения плеча; 21 – узел изгибания в локте.

Фиг.3 – состав деталей узла вращения плеча и узла сгибания в локте. Здесь 13 – шарикоподшипник; 14 – второе водило; 15 – коронная шестерня; 16 – блок сателлитных шестерен с водилом; 17 – пластина; 18 – солнечная шестерня; 19 – входной вал.

Фиг.4 – поперечный разрез узла вращения плеча и узла сгибания в локте. Здесь 1 – кожух плеча; 2 – кожух локтя; 13 – шарикоподшипник; 14 – второе водило; 15 – коронная шестерня; 16 – блок сателлитных шестерен с водилом; 17 – пластина; 18 – солнечная шестерня; 19 – входной вал.

Фиг.5 графия руки робота. Здесь 7 – первый диск узла вращения плеча; 8 – второй диск узла вращения плеча; 9 – первый диск узла сгибания в локте; 10 – второй диск узла сгибания в локте; 11 – двигатель с редуктором; 12 – шаговый двигатель.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Осуществляется изобретение в соответствии с описанием в разделе “Сущность изобретения”, порядок сборки основных узлов устройства иллюстрируется фиг.3. Макет руки, собранный для проверки работоспособности устройства, показан на фиг.5. Детали макета устройства изготовлены из дюралюминия, однако возможно применение пластмассовых деталей.

Работает рука следующим образом. При подаче сигналов на обмотки шагового двигателя 12 (фиг.2) его ось начинает вращаться и передает вращательное движение на входной вал 19 (фиг.

3), который вращает шестеренку 18, которая передает движение блоку сателлитных шестерен с водилом 16, которые передают движение второму водилу 14, которое жестко закреплено на диске 8, что обеспечивает передачу и двухступенчатую редукцию вращательного движения от входного вала 19 диску 8.

Поскольку шаговый двигатель 12 жестко закреплен на первом диске плеча 7, то выполняется вращение кожуха локтя относительно кожуха плеча вокруг оси 5 на фиг.1.

Аналогично, при подаче питания на двигатель с червячным редуктором 11 вращение его вала передается на диск 10, который вращается относительно диска 9, что обеспечивает изгиб руки в локтевом суставе, т.е. вращение кожуха предплечья 3 вокруг оси 6 на фиг.1.

Благодаря тому, что использован двигатель с червячным редуктором 11 (фиг.2) при отключении питания двигателя, нагруженная рука остается в том же положении, в котором она была в момент отключения питания, поскольку вращение с выхода червячного редуктора на его вход практически не передается.

Конструкция реализованного нами прототипа руки робота (фиг.5) чрезвычайно проста, и ее себестоимость получается примерно в 10 раз ниже, чем у прототипа или аналогов.

По мнению автора, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку прямое решение задачи, широко используемое в аналогичных соединениях, состоит в применении оси с двумя подшипниками на ее концах. Применение одного подшипника для реализации подвижного сустава в робототехнике ранее не использовалось и поэтому не может считаться известным из уровня техники.

Предложенная конструкция руки робота очень технологична, и в настоящий момент готовится технологическая оснастка для ее серийного производства.

Сустав руки робота, содержащий кожух плеча, кожух предплечья, кожух локтя и шарикоподшипники, отличающийся тем, что он содержит идентичные узлы вращения плеча и сгибания в локте, которые состоят из первого и второго дисков, шарикоподшипника и планетарного двухступенчатого редуктора, состоящего из коронной шестерни, блока сателлитных шестерен с водилом, второго водила и солнечной шестерни, при этом первый и второй диски соединены с помощью упомянутого шарикоподшипника, закрепленного в них тугой посадкой, в полость первого диска узла вращения плеча вставлена коронная шестерня, внутрь которой вставлен блок сателлитных шестерен с водилом, а второе водило закреплено на втором диске узла вращения плеча, коронная шестерня неподвижно прижата к основанию первого диска плеча с помощью пластины, солнечная шестерня насажена тугой посадкой на входной вал и вставлена между сателлитными шестернями, причем к первому диску узла вращения плеча прикреплен шаговый двигатель, ось которого соединена с входным валом узла вращения плеча, а к первому диску узла сгибания в локте прикреплен двигатель с червячным редуктором, ось которого соединена с входным валом узла сгибания в локте, второй диск узла вращения плеча соединен со вторым диском узла сгибания в локте с помощью уголка, при этом кожух плеча прикреплен к первому диску узла вращения плеча, кожух локтя прикреплен ко второму диску узла вращения плеча и второму диску узла вращения предплечья, а кожух предплечья прикреплен к первому диску узла вращения предплечья.

Источник: https://findpatent.ru/patent/256/2564799.html

Как сделать сустав для робота

Сустав для робота

Многие годы пытаетесь вылечить СУСТАВЫ?

Глава Института лечения суставов: «Вы будете поражены, насколько просто можно вылечить суставы принимая каждый день средство за 147 рублей

Читать далее »

Сейчас уже мало кто помнит, к сожалению, что в 2005 году были Chemical Brothers и у них был замечательный клип — Believe, где роботизированная рука гонялась по городу за героем видео. Тогда у меня появилась мечта. Несбыточная на тот момент, т. к. ни малейшего понятия об электронике у меня не было.

НАШИ ЧИТАТЕЛИ РЕКОМЕНДУЮТ!

Для лечения суставов наши читатели успешно используют Sustalaif. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию.
Подробнее здесь…

Но мне хотелось верить — believe. Прошло 10 лет, и буквально вчера мне удалось впервые собрать своего собственного робота-манипулятора, запустить его в работу, затем сломать, починить, и снова запустить в работу, а попутно найти друзей и обрести уверенность в собственных силах.

Внимание, под катом спойлеры!

Всё началось с этого набора (привет, Мастер Кит, и спасибо, что разрешили написать в вашем блоге!), который был почти сразу найден и выбран после этой статьи на Хабре. На сайте говорится, что собрать робота — под силу даже 8-летнему ребёнку — чем я хуже? Я точно так же только пробую свои силы.

Сначала была паранойя

Как истинный параноик, сразу выскажу опасения, которые у меня изначально были относительно конструктора.

В моём детстве сперва были добротные советские конструкторы, потом рассыпающиеся в руках китайские игрушки… а потом детство кончилось:( Поэтому из того, что осталось в памяти об игрушках, было:

  • Пластмасса будет ломаться и крошиться в руках?
  • Детали будут неплотно подходить друг к другу?
  • В наборе будут не все детали?
  • Собранная конструкция будет непрочной и недолговечной?

И, наконец, урок, который был вынесен из советских конструкторов:

  • Часть деталей придётся допиливать напильником
  • А части деталей просто не будет в наборе
  • И ещё часть будет изначально не работать, её придётся менять

Что я могу сказать сейчас: не зря в моем любимом клипе Believe главный герой видит страхи там, где их нет. Ни одно из опасений не оправдалось: деталей было ровно столько, сколько нужно, все они подходили друг к другу, на мой взгляд — идеально, что очень сильно поднимало настроение по ходу работы.

Детали конструктора не только отлично подходят друг к другу, но также продуман тот момент, что детали почти что невозможно перепутать. Правда, с немецкой педантичностью создатели отложили винтиков ровно столько сколько нужно, поэтому терять винтики по полу или путать «какой куда» при сборке робота нежелательно.

Технические характеристики:

Длина: 228 мм

Высота: 380 мм
Ширина: 160 мм
Вес в сборке: 658 гр.

Питание: 4 батарейки типа D

Вес поднимаемых предметов: до 100 гр
Подсветка: 1 светодиод
Тип управления: проводной дистанционный пульт
Примерное время сборки: 6 часов
Движение: 5 коллекторных моторов
Защита конструкции при движении: храповик

Подвижность:

Механизм захвата: 0-1,77''
Движение запястья: в пределах 120 градусов
Движение локтя: в пределах 300 градусов
Движение плеча: в пределах 180 градусов
Вращение на платформе: в пределах 270 градусов

Вам понадобятся:

  • удлинённые плоскогубцы (не получится обойтись без них)
  • боковые кусачки (можно заменить на нож для бумаги, ножницы)
  • крестовая отвёртка
  • 4 батарейки типа D

Важно! О мелких деталях

Кстати о «винтиках». Если вы сталкивались с подобной проблемой, и знаете, как сделать сборку ещё удобнее — добро пожаловать в комментарии. Пока что поделюсь своим опытом.

Одинаковые по функции, но разные по длине болты и шурупы достаточно чётко прописаны в инструкции, например, на средней фото внизу мы видим болты P11 и P13. А может P14 — ну, то есть, вот опять, я снова их путаю. =) Различить их можно: в инструкции прописано, какой из них сколько миллиметров.

Но, во-первых, не будешь же сидеть со штангенциркулем (особенно если тебе 8 лет иили у тебя его попросту нет), а, во-вторых, различить их в итоге можно только, если положить рядом, что может не сразу прийти на ум (мне не пришло, хе-хе).

Поэтому заранее предупрежу, если надумаете собирать этого или похожего робота сами, вот вам подсказка:

  • либо заранее присмотритесь к крепёжным элементам;
  • либо купите себе побольше мелких винтов, саморезов и болтов, чтобы не париться.

Также, ни в коем случае не выбрасывайте ничего, пока не закончите сборку. На нижней фотографии в середине, между двумя деталями от корпуса «головы» робота — небольшое кольцо, которое чуть не полетело в мусор вместе с прочими «обрезками». А это, между прочим, держатель для светодиодного фонарика в «голове» механизма захвата.

Процесс сборки

К роботу прилагается инструкция без лишних слов — только изображения и чётко каталогизированные и промаркированные детали. Детали достаточно удобно откусываются и зачистки не требуют, но мне понравилась идея каждую деталь обработать ножом для картона и ножницами, хотя это и не обязательно.

Сборка начинается с четырёх из пяти входящих в конструкцию моторов, собирать которые настоящее удовольствие: я просто обожаю шестерёночные механизмы.

Источник: https://uprazhnenie.asustav.ru/lechenie/kak-sdelat-sustav-dlya-robota/

ВылечимСуставы
Добавить комментарий