Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Антропоморфные роботы (АР), в перспективе, будут иметь достаточно широкую область применения. Основное назначение — выполнение действий свойственных и присущих человеку в повседневной деятельности и при реализации сложных технологических операций [1, 2]. При этом АР функционируют в техногенной инфраструктуре, изначально ориентированной на габариты и возможности человека. Скелетно-мышечная система человека обеспечивает высокое соотношение развиваемых усилий к массе, достижение аналогичных характеристик в АР при существующем уровне техники не представляется возможным [3]. Это определяет необходимость разработки структурных схем приводов, позволяющих повысить силомоментные характеристики АР.
Взаимодействие с внешними объектами реализуется через манипуляторы, обладающие семью степенями подвижности, три из которых сосредоточены в аналоге плечевого сустава [4, 5]. Наиболее нагруженной, при выполнении рабочих движений, является подвижность, обеспечивающая движения в плоскости перпендикулярной корпусу (аналогично: сгибание — разгибание). Требуемая величина момента на выходном валу определяется с учетом собственной массы манипулятора в пределах 250...300 Н·м. Вместе с тем установить классический привод, создающий значительный момент, не представляется возможным из-за их значительных габаритов.
У человека по аналогичной степени подвижности реализуется угол поворота от –40° до 170°. Анализ большинства действий, выполняемых с внешними объектами показал, что достаточным является изменение угла от 30° до 100°. В связи с этим в качестве кинематических требований следует считать изменения угла в пределах 70°. Скорость в данных операциях не является лимитирующим фактором и может быть ограничена 1.
Наличие трех степеней подвижности, локализованных в одной зоне корпуса, определяет необходимость: разнесения силовых частей приводов и использование приводов с большой удельной мощностью.
Исходя из изложенного, наиболее целесообразным является использование гидравлического привода с гидроцилиндром, располагаемым вдоль корпуса робота. На рисунке представлена структурная схема варианта построения привода и конструктивная реализация.
Робот включает корпус 1 и два манипулятора. Каждый манипулятор, содержит плечевой модуль 2, с тремя степенями свободы. Модуль жестко соединен с коромыслом3 двухкоромыслового механизма. В состав механизма входит: шатун 4, коромысло 5. Оба коромысла соединены с корпусом через вращательные пары, соответственно коромысло 3 через пару 6, а коромысло 5 через пару 7.
Коромысло 5 является частью кулисного механизма, кулиса которого 8 выполнена в виде гидроцилиндра и соединена через вращательные пары 9 с корпусом 1 и через пару 10 с коромыслом 5.
При необходимости выполнить движение в плечевом модуле, по степени подвижности сгибание — разгибание обеспечивается движение штока гидроцилиндра в направление к вращательной паре 10.
Реализуется плоскопараллельное движение шатуна 4, и далее поворот коромысла 3. За счет того, что коромысло 4 жестко соединено с плечевым модулем обеспечивается поворот последнего.
Передаточная функция сдвоенных рычажных механизмов обеспечивает создание крутящего момента во вращательной паре 6 значительной величины. Преимущественная компоновка привода вдоль корпуса робота обеспечивает компактность всего плечевого модуля. При реализации угла поворота коромысла 3 (плечевого модуля 2) на угол 70° из исходного положения, сохраняется положение всех звеньев привода в пределах корпуса АР.
Увеличение момента создаваемого по степени подвижности сгибание — разгибание позволяет функционировать роботу с объектами значительной массы, что расширяет его функциональные возможности без увеличения габаритов самого робота.
Предложенная структурная схема реализована, в технологическом макете, созданного в рамках выполнения проекта «Каньон» по заказу ФГУП «Предприятие по обращению с радиоактивными отходами «РосРАО».
