Механизм с тремя степенями свободы

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике. Механизм включает основание, выходное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входную вращательную кинематическую пару, начальную вращательную кинематическую пару, поступательную кинематическую пару, промежуточную вращательную кинематическую пару, конечную вращательную кинематическую пару. Оси начальной и промежуточной вращательных кинематических пар расположены параллельно друг другу, ось начальной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей, а ось промежуточной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси конечной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей. Причем каждая кинематическая цепь снабжена приводом, ось которого расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары, и перпендикулярно ей, приводы выполнены с возможностью обеспечения вращательных движений и поступательных перемещений выходного звена, а оси всех конечных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке. Изобретение обеспечивает выполнение поступательных трехкоординатных движений в пространстве и сферических ориентирующих движений - вращений вокруг одной точки. 2 ил.

 

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

Технический результат - повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования по трем координатам на базе возможности изменения структуры, с тем чтобы один и тот же механизм выполнял поступательные трехкоординатные движения в пространстве, а также сферические ориентирующие движения - вращения вокруг одной точки.

Известно устройство (монография Xianwen Kong and Clement Gosselin, Type Synthesis of Parallel Mechanisms, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007 (Fig.f page 7), включающее основание, выходное звено, три кинематические цепи, содержащие каждая входную вращательную кинематическую пару, причем оси всех входных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке, начальную вращательную кинематическую пару и конечную вращательную кинематическую пару, причем оси всех конечных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке, совпадающей с точкой пересечения всех входных вращательных кинематических пар. Недостатком данного устройства является необходимость расположения звеньев на близких сферических поверхностях.

Известно устройство (монография J.-P. Meriet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig.2,10 page 35), включающее основание, выходное звено, три кинематические цепи, содержащие каждая входную вращательную кинематическую пару, начальную вращательную кинематическую пару, ось которой расположена перпендикулярно оси входной кинематической пары и конечную вращательную кинематическую пару. Недостатком данного устройства является то, что механизм выполняет только поступательные движения.

Известен механизм с тремя степенями свободы, включающий основание, выходное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входную вращательную кинематическую пару, начальную вращательную кинематическую пару, поступательную кинематическую пару, промежуточную вращательную кинематическую пару, конечную вращательную кинематическую пару, причем оси начальной и промежуточной вращательных кинематических пар расположены параллельно друг к другу, ось начальной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей, а ось промежуточной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси конечной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей (монография J.-P. Merlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig.2.14, page 38, левый рисунок).

Недостатком данного устройства является то, что механизм выполняет только сферические ориентирующие движения - вращения только вокруг одной точки.

Техническим результатом является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам на базе возможности изменения структуры, с тем чтобы один и тот же механизм выполнял поступательные трехкоординатные движения в пространстве, а также сферические ориентирующие движения - вращения вокруг одной точки.

Указанный технический результат достигается тем, что в механизме с тремя степенями свободы, включающем основание, выходное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входную вращательную кинематическую пару, начальную вращательную кинематическую пару, поступательную кинематическую пару, промежуточную вращательную кинематическую пару, конечную вращательную кинематическую пару, причем оси начальной и промежуточной вращательных кинематических пар расположены параллельно друг другу, ось начальной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей, а ось промежуточной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси конечной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей. Каждая кинематическая цепь снабжена приводом, ось которого расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары, и перпендикулярно ей, при этом приводы выполнены с возможностью обеспечения вращательных движений и поступательных перемещений выходного звена, а оси всех конечных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке.

Описание устройства - сферического механизма представлено на фиг.1 и 2.

Механизм с тремя степенями свободы включает основание 1, выходное звено 2, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входную вращательную кинематическую пару 3, начальную вращательную кинематическую пару 4, поступательную кинематическую пару 5, промежуточную вращательную кинематическую пару 6, конечную вращательную кинематическую пару 7, причем оси начальной 4 и промежуточной 6 вращательных кинематических пар расположены параллельно друг другу, ось начальной вращательной кинематической пары 4 расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары 3, перпендикулярно ей, а ось промежуточной вращательной кинематической пары 6 расположена с пересечением оси конечной вращательной кинематической пары 7, перпендикулярно ей, при этом каждая кинематическая цепь снабжена приводом 8, ось которого расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары 3, и перпендикулярно ей, при этом приводы выполнены с возможностью обеспечения вращательных движений и поступательных перемещений выходного звена 2, а оси всех конечных вращательных кинематических пар 7 расположены с пересечением в одной точке.

Устройство - механизм с тремя степенями свободы работает следующим образом: относительно основания 1 выходное звено 2 перемещается по трем координатам посредством трех соединительных кинематических цепей, при этом с каждой входной вращательной кинематической пары 3, оси которых распложены с пересечением в одной точке, движение передается на начальную вращательную кинематическую пару 4, ось которой расположена перпендикулярно оси входной кинематической пары 3, далее движение передается на поступательную кинематическую пару 5, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары 4, затем движение передается на промежуточную вращательную кинематическую пару 6, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары 4, и затем на конечную вращательную кинематическую пару 7, причем оси всех конечных вращательных кинематических пар 7 расположены с пересечением в одной точке. Для осуществления вращательных движений приводы 8 устанавливается в такое положение, чтобы оси входных 3 и конечных 7 вращательных кинематических пар пересекались бы в одной точке (Фиг.1), после этого приводы фиксируются и у выходного звена 2 остаются только вращательные степени свободы. Для осуществления поступательных перемещений выходного звена 2 приводы 8 разблокируются, затем с их помощью кинематические цепи выстраивают таким образом, чтобы оси соответствующих входных 3 и конечных 7 вращательных кинематических пар были бы параллельны друг другу, после чего приводы 8 снова фиксируются, оставляя выходному звену 2 лишь поступательные перемещения (Фиг.2), тем самым достигается расширение функциональных возможностей механизма, который может выполнять как поступательные (Фиг. 1) так и вращательные движения (Фиг.2).

Механизм с тремя степенями свободы, включающий основание, выходное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входную вращательную кинематическую пару, начальную вращательную кинематическую пару, поступательную кинематическую пару, промежуточную вращательную кинематическую пару, конечную вращательную кинематическую пару, причем оси начальной и промежуточной вращательных кинематических пар расположены параллельно друг к другу, ось начальной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей, а ось промежуточной вращательной кинематической пары расположена с пересечением оси конечной вращательной кинематической пары, перпендикулярно ей, отличающийся тем, что каждая кинематическая цепь снабжена приводом, ось которого расположена с пересечением оси входной вращательной кинематической пары, и перпендикулярно ей, при этом приводы выполнены с возможностью обеспечения вращательных движений и поступательных перемещений выходного звена, а оси всех конечных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике. .

Изобретение относится к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы - тремя ориентирующими движениями. .

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 машиностроению и может быть использовано в текстильной промышленности, роботах-манипуляторах, в передачах роторных конвейерных линий, а также в поршневых машинах.

Изобретение относится к устройствам для ремонта железнодорожного транспорта, в частности к устройствам для ремонта сваркой и наплавкой автосцепки подвижного состава.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пространственным манипуляторным механизмам роботов с шестью степенями свободы. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пространственным манипуляторным механизмам роботов с шестью степенями свободы. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пространственным манипуляторным механизмам роботов с шестью степенями свободы. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов шестью степенями свободы. Пространственный механизм содержит основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, четыре кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном. При этом две кинематические цепи имеют по два дополнительных промежуточных звена, которые соединены между собой вращательными кинематическими парами, образуют вращательные кинематические пары с входными звеньями и сферические кинематические пары между промежуточными звеньями и выходными звеньями. А в двух других кинематических цепях установлены по одному промежуточному звену, которые образуют с входными и выходными звеньями сферические кинематические пары. Изобретение направлено на повышение технической и эксплуатационной эффективности устройства манипулирования в пространстве по шести координатам. 1 ил.

Изобретение относится к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с кинематической развязкой вертикального движения и плоских движений. Механизм содержит основание, конечное звено, вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения, вертикально расположенную штангу, установленную с возможностью перемещения ее двигателем поступательного перемещения, связанное с ней промежуточное звено, три сопряженных с промежуточным звеном двигателя, каждый из которых посредством промежуточной вращательной пары с вертикальной осью и конечной сферической пары связан с конечным звеном. Три сопряженные с промежуточным звеном двигателя выполнены в виде горизонтально расположенных на промежуточном звене двигателей поступательного перемещения. Вертикально расположенная штанга связана с промежуточным звеном посредством шарнира с горизонтальной осью. Механизм снабжен дополнительным вертикально установленным на основании двигателем поступательного перемещения и дополнительным вертикально расположенным звеном, связанным с промежуточным звеном двумя дополнительными шарнирами с горизонтальными осями, параллельными оси шарнира, связывающего вертикально расположенную штангу с промежуточным звеном. Технический результат - повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве на базе замены вращательных двигателей поступательными. 1 ил.

Изобретение относится к робототехнике, а именно к манипуляционным механизмам с тремя степенями свободы. Пространственный механизм содержит основание, выходное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входную вращательную кинематическую пару, начальную вращательную кинематическую пару, промежуточную вращательную кинематическую пару, конечную вращательную кинематическую пару, выходную вращательную кинематическую пару. Оси начальной, промежуточной и конечной вращательных кинематических пар расположены параллельно друг к другу, ось начальной вращательной кинематической пары расположена перпендикулярно оси входной вращательной кинематической пары, а ось конечной вращательной кинематической пары расположена перпендикулярно оси выходной вращательной кинематической пары. Каждая кинематическая цепь снабжена приводом вращательного перемещения, ось которого расположена перпендикулярно оси входной вращательной кинематической пары, а входная и выходная вращательные кинематические пары выполнены с возможностью их установки, обеспечивающей параллельное расположение их осей или с пересечением осей в одной точке. Изобретение позволяет выполнять поступательные трехкоординатные движения в пространстве и сферические ориентирующие движения - вращения вокруг одной точки. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам, выполняющим поступательные движения по трем координатам и вращение вокруг одной оси. Пространственный механизм содержит основание, выходное звено, рабочий орган, кинематически связанный с выходным звеном, три кинематические цепи, содержащие каждая двигатель поступательного перемещения, начальную вращательную кинематическую пару, шарнирный параллелограмм, конечную вращательную кинематическую пару, конечное звено. В одной из кинематических цепей расположен двигатель вращательного перемещения, ось которого расположена параллельно оси соответствующего двигателя поступательного перемещения, а также выходная вращательная кинематическая пара, сопрягающая конечное звено кинематической цепи с выходным звеном механизма. Конечное звено кинематической цепи, содержащей двигатель вращательного перемещения, сопряжено посредством выходной вращательной кинематической пары с выходным звеном механизма и жестко связано с рабочим органом, а конечные звенья двух других кинематических цепей жестко связаны с выходным звеном механизма. Технический результат - повышение надежности и технической эффективности устройства. 3 ил.

Изобретение относится к робототехнике, в частности к манипуляторам, выполняющим поступательные движения по трем координатам и вращение вокруг трех осей. Механизм содержит основание, выходное звено, рабочий орган, три кинематические цепи. Каждая кинематическая цепь содержит двигатель поступательного перемещения, расположенный параллельно одной из ортогональных осей координат, начальную вращательную кинематическую пару, ось которой расположена перпендикулярно оси соответствующего двигателя поступательного перемещения, шарнирный параллелограмм, начальное звено которого совмещено с осью соответствующей начальной вращательной кинематической пары, а вращательные кинематические пары шарнирного параллелограмма расположены перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары, конечную вращательную кинематическую пару, ось которой совмещена с осью конечного звена шарнирного параллелограмма, конечное звено кинематической цепи, сопряженное с выходным звеном механизма. Технический результат - повышение надежности и эффективности работы устройства обеспечивается за счет того, что вращательные движения передаются через механизм параллелограмма, а не через карданный вал. 2 ил.
Наверх