Пространственный механизм 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 машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы.

Целью изобретения является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам. При этом некоторые приводы вращательного движения установлены на каретках, установленных на круглой направляющей. Это дает возможность полного оборота вокруг вертикальной оси. Это важно для многих устройств, например для тренажеров, технологических установок.

В качестве аналога механизма взято устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы (монография J.P. Merlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig. 2.39, page 54), включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную сферическую кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном.

Недостатком данного устройства - аналога является наличие слишком большого количества кинематических цепей, которые могут «мешать» друг другу и ограничивать функциональные возможности механизма, в частности при вращениях вокруг горизонтальных осей.

За прототип механизма взято устройство (монография J.Р. Merlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig. 2.43, page 56) - пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, три 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, причем в двух кинематических цепях начальные кинематические пары выполнены в виде вращательных кинематических пар, а между начальной кинематической парой и конечной сферической парой расположена промежуточная кинематическая пара.

Недостатком данного устройства (прототипа) является наличие лишь трех кинематических цепей, которые не обеспечивают достаточной устойчивости выходного звена механизма.

Технический результат - устранение отмеченного недостатка и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройства манипулирования в пространстве.

На фиг.1 представлена принципиальная схема пространственного механизма с шестью степенями свободы.

Примечание: на фиг.1 апострофами (′), (″), (′″), (″″) обозначаются позиции элементов механизма по принадлежности к одной кинематической цепи.

Устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы (фиг.1) включает основание 1, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено 2, четыре кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено 3′, 3″, 3′″, 3″″ выполненные в виде кареток, установленных на основании 1, начальную кинематическую пару 4′, 4″, 5′″, 5″″, сопряженные с входным звеном 3′, 3″, 3′″, 3″″, и конечную сферическую пару 6′, 6″, 6′″, 6″″, сопряженные с выходным звеном 2, причем в двух кинематических цепях между кинематическими парами 4′, 4″ и 6′, 6″ дополнительно установлены промежуточные звенья 7′, 7″ и 8′, 8″, которые соединены между собой вращательными кинематическими парами 9′, 9″ и образуют вращательные кинематические пары 4′, 4″ с входными звеньями 3′, 3″ и выходным звеном 2 посредством сферических кинематических пар 6′, 6″, при этом в двух других кинематических цепях установлены по одному промежуточному звену 10′″, 10″″, которые образуют с выходным звеном 2 и входными звеньями 3′″ и 3″″ сферические кинематические пары 5′″, 5″″ и 4′″, 4″″.

Устройство (Фиг.1) - пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом: относительно основания 1 конечное звено 2 перемещается под действием кинематических цепей. При этом движение передается по двум направлениям от входных звеньев, выполненных в виде кареток 3′, 3″, 3′″, 3″″ и установленных на основании 1. По первому направлению движение передается параллельно по двум кинематическим цепям на начальные кинематические пары 4′, 4″, которые сопряжены с входными звеньями 3′, 3″, далее через промежуточные звенья 7′, 7″ и 8′, 8″, которые связаны соответственно между собой вращательными кинематическими парами 9′, 9″, на конечные сферические пары 6′, 6″ с последующим выходом на звено 2, причем в этих кинематических цепях начальные кинематические пары 4′, 4″ и промежуточные кинематические пары 8′, 8″ выполнены в виде вращательных кинематических пар, а по второму направлению движение передается по двум другим параллельным кинематическим цепям от начальных сферических кинематических пар 4′″, 4″″ на конечные сферические пары 6′″, 6″″ через соответствующие промежуточные звенья 9′″, 9″″ и далее через сферические пары 6′″ и 6″″ на сопряженное с ними выходное звено 2.

Технический результат достигается тем, что в многозвенном пространственном механизме с шестью степенями свободы, содержащим выполненное в виде круглой направляющей основание, выходное звено, кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде установленной на основании каретки, начальную кинематическую пару, сопряженную с выходным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном. Для обеспечения устойчивости выходного звена в предлагаемом устройстве две кинематические цепи содержат начальные и промежуточные вращательные кинематические пары и конечные сферические пары, соединенные с выходным звеном, а две другие кинематические цепи имеют по одному промежуточному звену, которые образуют с входными и выходными звеньями сферические кинематические пары.

Пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном, отличающийся тем, что в нем выполнены четыре кинематические цепи, две из которых 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, при этом в двух других кинематических цепях установлены по одному промежуточному звену, которые образуют с входными и выходными звеньями сферические кинематические пары.



 

Похожие патенты:

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.

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 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