Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы



Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы

 


Владельцы патента RU 2465124:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина" (RU)

Изобретение относится к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы - тремя ориентирующими движениями. Механизм содержит основание, выходное звено, три кинематические цепи, включающие каждая вращательный двигатель, расположенный на основании, начальную вращательную кинематическую пару, расположенную перпендикулярно оси двигателя. При этом две кинематические цепи содержат две промежуточные вращательные пары, расположенные параллельно оси начальной пары, и конечную вращательную пару, расположенную перпендикулярно оси второй промежуточной пары и сопряженную с выходным звеном. Третья кинематическая цепь содержит конечную вращательную пару, расположенную перпендикулярно оси начальной кинематической пары. Причем оси всех двигателей и конечных кинематических пар всех цепей расположены с пересечением в центре декартовой системы координат с осями х, у, z. Изобретение обеспечивает повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем вращательным координатам. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы - тремя ориентирующими движениями.

Известно устройство (Kong X., Gosselin С., "Type Synthesis of Parallel Mechanisms", Springer Tracts in Advanced Robotics Volume 33, 2007, Fig. 7.10. Six S=PMs shown in an isotropic configuration (а)), пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы, содержащий основание, выходное звено, три кинематические цепи, включающие каждая вращательный двигатель, расположенный на основании, начальную вращательную кинематическую пару, расположенную перпендикулярно оси двигателя с пересечением его оси, конечную вращательную пару, сопряженную с выходным звеном, причем оси всех двигателей, промежуточных и конечных кинематических пар расположены с пересечением в центре декартовой системы координат.

Известно устройство (Хейло С.В. "Решение задачи кинематики сферического манипулятора параллельной структуры". Машиностроение и инженерное образование: 2010, №4, стр.18-22, рис.1 (стр18)), пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы, содержащий основание, выходное звено, три кинематические цепи, включающие каждая вращательный двигатель, расположенный на основании, начальную вращательную кинематическую пару, расположенную перпендикулярно оси двигателя с пересечением его оси, конечную вращательную пару, сопряженную с выходным звеном, причем оси всех двигателей, промежуточных и конечных кинематических пар расположены с пересечением в центре декартовой системы координат.

Недостатком данных устройств является сложность конструкции, обусловленная необходимостью располагать звенья кинематической пары в одной полуплоскости на близком расстоянии друг от друга.

За прототип взято устройство (Huda S., Takeda Y., "Dimensional Synthesis of 3-URU Pure Rotational Parallel Mechanism with Respect to Singularity and Workspace", 12th IFToMM World Congress, (France), June 18-21, 2007, Fig. 1. Kinematic diagram of the 3-URU mechanism), пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы, содержащий основание, выходное звено, три кинематические цепи, включающие каждая вращательный двигатель, расположенный на основании, начальную вращательную кинематическую пару, расположенную перпендикулярно оси двигателя с пересечением его оси, две промежуточные вращательные пары, расположенные параллельно оси начальной пары, конечную вращательную пару, расположенную перпендикулярно оси второй промежуточной пары с пересечением ее оси и сопряженную с выходным звеном, причем оси всех двигателей и конечных кинематических пар расположены с пересечением в центре декартовой системы координат.

Недостатком данного устройства является то, что в нем оси приводов расположены под углом к осям декартовой системы координат, что затрудняет решение задач о положениях и управлении манипулятором.

Технический результат - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем вращательным координатам при упрощении решения задачи о положениях.

Технический результат достигается тем, что пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы содержит основание, выходное звено, три кинематические цепи, включающие каждая вращательный двигатель, расположенный на основании, начальную вращательную кинематическую пару, расположенную перпендикулярно оси двигателя с пересечением его оси, в двух кинематических цепях, кроме того, содержатся две промежуточные вращательные пары, расположенные параллельно оси начальной пары, конечная вращательная пара, расположенная перпендикулярно оси второй промежуточной пары с пересечением ее оси и сопряженная с выходным звеном, в третьей кинематической цепи содержится конечная вращательная пара, расположенная перпендикулярно оси начальной кинематической пары, причем оси всех двигателей и конечных кинематических пар всех цепей расположены с пересечением в центре декартовой системы координат с осями х, у, z, новым является то, что в первой кинематической цепи ось вращательного двигателя расположена вдоль оси х, ось начальной вращательной пары расположена параллельно оси у, ось конечной вращательной пары расположена вдоль оси z, во второй кинематической цепи ось вращательного двигателя расположена вдоль оси у, ось начальной вращательной пары расположена параллельно оси х, ось конечной вращательной пары расположена вдоль оси z, в третьей кинематической цепи ось вращательного двигателя расположена вдоль оси z, ось начальной вращательной пары расположена вдоль оси х, ось конечной вращательной пары расположена вдоль оси у, а ось выходного звена расположена вдоль оси z.

На фигуре 1 представлено устройство - пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы.

Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы содержащит основание 1, выходное звено 2, три кинематические цепи, включающие каждая вращательный двигатель 3 (3', 3”), расположенные на основании 1, начальную вращательную кинематическую пару 4 (4', 4"), расположенные перпендикулярно оси двигателя 3 (3', 3”) с пересечением его оси, в двух кинематических цепях, кроме того, содержатся две промежуточные вращательные пары 5 (5') и 6 (6'), расположенные параллельно оси начальной пары 4 (4'), конечная вращательная пара 7 (7'), расположенная перпендикулярно оси второй промежуточной пары 6 (6') с пересечением ее оси и сопряженная с выходным звеном 2. В третьей кинематической цепи содержится конечная вращательная пара 7", расположенная перпендикулярно оси начальной кинематической пары 4", причем оси всех двигателей и конечных кинематических пар всех цепей расположены с пересечением в центре декартовой системы координат, отличающийся тем, что в первой кинематической цепи ось вращательного двигателя 3 расположена вдоль оси х, ось начальной вращательной пары 4 расположена параллельно оси у, ось конечной вращательной пары 7 расположена вдоль оси z, для второй кинематической цепи ось вращательного двигателя 3' расположена вдоль оси у, ось начальной вращательной пары 4' расположена параллельно оси х, ось конечной вращательной пары 7' расположена вдоль оси z, в третьей кинематической цепи ось вращательного двигателя 3" расположена вдоль оси z, ось начальной вращательной пары 4" расположена вдоль оси х, ось конечной вращательной пары 7" расположена вдоль оси у, а ось выходного звена 2 расположена вдоль оси z.

Устройство - пространственный сферический механизм - работает следующим образом.

Относительно основания 1 конечное звено 2 перемещается (вращается) по трем координатам посредством трех соединительных кинематических цепей. Два двигателя вращательного перемещения 3 (3'), установленных на основании 1, передают вращение начальным вращательным кинематическим парам 4 (4'), расположенным перпендикулярно оси двигателя 3 (3') с пересечением его оси, далее вращение передается на две промежуточные вращательные пары 5 (5') и 6 (6'), расположенные параллельно оси начальной пары 4 (4'), и затем движение (вращение) передается на конечные вращательные пары 7 (7'), расположенные перпендикулярно оси второй промежуточной пары 6 (6') с пересечением ее оси, перемещают конечное звено по двум координатам. Двигатель вращательного перемещения 3", установленный на основании 1, передает вращение начальной вращательной кинематической паре 4", расположенной вдоль оси двигателя 3", далее движение передается конечной вращательной паре 7", расположенной вдоль оси двигателя 3", перемещает конечное звено по одной координате.

Поскольку оси двигателей 3 (3', 3") и конечной вращательной пары 7 (7', 7") расположены с пересечением в центре декартовой системы координат, ось промежуточной вращательной пары 4" пересекает центр О декартовой системы координат, а оси промежуточных вращательных пар 4 (4'), 5 (5') и 6 (6') параллельны друг другу и перпендикулярны осям двигателей 3 (3') и конечной пары 7 (7'), то эти три промежуточные пары 4 (4'), 5 (5') и 6 (6') обеспечивают вращение вокруг оси также пересекающей центр декартовой системы координат, таким образом обеспечивая возможность образования сферической структуры и передачу вращения вокруг трех осей конечному звену 2 со стороны вращающихся двигателей 3 (3', 3").

Устройство предназначено для манипуляций заготовками и изделиями, в различных измерительных системах, в испытательных стендах, в обработке деталей и заготовок с помощью различных инструментов, в сборочных операциях, в хирургии и т.д.

Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы, содержащий основание, выходное звено, три кинематические цепи, включающие каждая вращательный двигатель, расположенный на основании, начальную вращательную кинематическую пару, расположенную перпендикулярно оси двигателя с пересечением его оси, при этом две кинематические цепи содержат две промежуточные вращательные пары, расположенные параллельно оси начальной пары, и конечную вращательную пару, расположенную перпендикулярно оси второй промежуточной пары с пересечением ее оси и сопряженную с выходным звеном, а третья кинематическая цепь содержит конечную вращательную пару, расположенную перпендикулярно оси начальной кинематической пары, причем оси всех двигателей и конечных кинематических пар всех цепей расположены с пересечением в центре декартовой системы координат с осями х, у, z, отличающийся тем, что в первой кинематической цепи ось вращательного двигателя расположена вдоль оси х, ось начальной вращательной пары расположена параллельно оси у, ось конечной вращательной пары расположена вдоль оси z, во второй кинематической цепи ось вращательного двигателя расположена вдоль оси у, ось начальной вращательной пары расположена параллельно оси х, ось конечной вращательной пары расположена вдоль оси z, в третьей кинематической цепи ось вращательного двигателя расположена вдоль оси z, ось начальной вращательной пары расположена вдоль оси х, ось конечной вращательной пары расположена вдоль оси у, а ось выходного звена расположена вдоль оси z.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к шарнирному соединению промышленного робота для соединения рабочего устройства и запястья, в состав которого входит реверсивный поворотный вал корпуса промышленного робота с соединенным с ним поворотным участком.

Изобретение относится к лесному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к гидроприводам лесных манипуляторов. .

Изобретение относится к зажимам для сжатия листов, используемым в сочетании с манипулятором робота. .

Изобретение относится к подъемным устройствам, а также к демонтажным устройствам, то есть к спускающим устройствам. .

Изобретение относится к механизмам, используемым в общем машиностроении. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пространственным манипуляционным механизмам роботов с четырьмя степенями свободы с кинематической развязкой.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пространственным манипуляционным механизмам роботов с четырьмя степенями свободы с кинематической развязкой.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для создания электроприводов роботов. .

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике

Изобретение относится к захвату, в частности захвату Бернулли, для приема плоскостных элементов, например, кремниевых полупроводниковых пластин, с обеспечением низкой нагрузки на них

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам контроля параметров контурных перемещений промышленных роботов
Изобретение относится к управлению лесными машинами, преимущественно манипуляторами, применяемыми, например, в лесной промышленности для подачи захватного-срезающего устройства (ЗСУ) или харвестерной головки или захвата манипулятора к стволу дерева, спила и/или перемещения его в зону разгрузки в пакет, штабель или на транспортное средство
Изобретение относится к области роботизированных комплексов для обследования, обслуживания поверхностей гидротехнических и нефтегазопромысловых сооружений в автоматизированном и телеуправляемом режимах

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки параметров контурного движения роботов, таких как точность, повторяемость, вибрация

Изобретение относится к лабораторной системе, имеющей устройство транспортировки для образцов, по меньшей мере одно устройство обработки для приготовления, анализа и/или процессинга образцов, по меньшей мере одно подвижное устройство манипулирования для манипулирования образцами в зоне действия устройства обработки и систему слежения, которая перемещается вместе с устройством манипулирования для поддержания безопасной дистанции

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании систем управления электроприводами манипуляторов
Наверх