Устройство для пространственной ориентации объектов

Изобретение относится к механизмам, применяемым для получения заданного движения выходного звена. Устройство содержит стойку в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, содержащих каждая каретку, установленную с возможностью перемещения по круговой направляющей, и промежуточное звено. Кинематические пары, соединяющие промежуточные звенья с каретками и выходным звеном, выполнены сферическими. Устройство снабжено центральным диском, выполненным в виде цилиндрического зубчатого колеса и связанным со стойкой посредством центральной вращательной кинематической пары. Кинематическая цепь снабжена ведущим зубчатым колесом, выполненным за одно целое с ведущим диском, который соединен посредством гибкой связи с ведомым диском, на котором жестко установлен кривошип, образующий вращательную кинематическую пару с соответствующим камнем, входящим в поступательную кинематическую пару с начальным звеном, сопряженным с центральным диском вращательной кинематической парой, и жестко соединенным с соответствующей кареткой. Ведущее зубчатое колесо и ведомый диск образуют со стойкой вращательные кинематические пары с вертикальными осями. Изобретение обеспечивает возможность контролировать движение выходного звена единственным ведущим звеном. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена.

Известен дельта-робот [Clavel R. Device for the movement and positioning of an element in space, US Patent No. 4976582, Dec. 11, 1990], имеющий пространственную параллельную структуру и состоящий из трех рычагов, прикрепленных с помощью шарниров к стойке. В параллельных цепях механизма используются параллелограммы, позволяющие сохранять пространственную ориентацию выходного звена. Недостатком такого устройства является невозможность воспринимать выходным звеном большие нагрузки ввиду исполнения параллельных цепей в виде параллелограммов, а также ограниченное число степеней свободы выходного звена, равное четырем (линейные смещения вдоль каждой из трех осей координат и поворот вокруг оси, перпендикулярной основанию).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является ротопод [Coulombe J., Bonev I.A. A New Rotary Hexapod for Micropositioning. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) Karlsruhe, Germany. 2013, pp. 877-880, стр. 877, Fig. 2], относящийся к механизмам параллельной структуры и включающий стойку, выполненную в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, включающих каждая каретку, установленную на круговой направляющей, и промежуточное звено, выполненное в виде стержня и соединенное посредством сферических кинематических пар с одного конца с кареткой, а с другого конца с выходным звеном. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, которые приводят в движение каретки, выполняющие в механизме роль ведущих звеньев.

Данный механизм принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостаток прототипа заключается в невозможности полного контроля движений платформы при использовании менее шести приводов, в частности, одного привода.

Техническая проблема заключается в создании такого механизма параллельной структуры, в котором движение выходного звена могло бы контролироваться единственным ведущим звеном.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается устройство для пространственной ориентации объектов, включающее стойку в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, содержащих каждая каретку, установленную с возможностью перемещения по круговой направляющей, и промежуточное звено, причем кинематические пары, соединяющие промежуточные звенья с каретками и выходным звеном выполнены сферическими, при этом устройство снабжено центральным диском, выполненным в виде цилиндрического зубчатого колеса и связанным со стойкой посредством центральной вращательной кинематической пары, при этом каждая кинематическая цепь снабжена ведущим зубчатым колесом, выполненным за одно целое с ведущим диском, который соединен посредством гибкой связи с ведомым диском, на котором жестко установлен кривошип, образующий вращательную кинематическую пару с соответствующим камнем, входящим в поступательную кинематическую пару с начальным звеном, сопряженным с центральным диском вращательной кинематической парой, и жестко соединенным с соответствующей кареткой, при этом ведущее зубчатое колесо и ведомый диск образуют со стойкой вращательные кинематические пары с вертикальными осями. Кроме этого, в каждой кинематической цепи кривошип выполнен с отверстиями в части, выступающей за диаметр ведомого диска.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в том, что движение выходного звена контролируется единственным ведущим звеном, благодаря установке внутри круговой направляющей нового одноподвижного механизма с центральной вращательной кинематической парой, подвижные звенья которого жестко соединены с каретками, движущимися по круговой направляющей и на которые устанавливаются шесть промежуточных звеньев, ориентирующих выходное звено в пространстве.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где

на фиг. 1 изображено устройство для пространственной ориентации объектов,

на фиг. 2 изображена пространственная кинематическая цепь параллельной структуры,

на фиг. 3 изображен одноподвижный плоский механизм,

на фиг. 4 изображен ведомый диск с кривошипом.

Устройство состоит из стойки 1, выполненной в виде замкнутой круговой направляющей, центрального диска 2, выполненного в виде цилиндрического зубчатого колеса, ведущих дисков 3, жестко соединенных с зубчатыми цилиндрическими колесами 4, ведомых дисков 5, кривошипов 6, камней 7, начальных звеньев 8, жестко соединенных с каретками 9, промежуточных звеньев 10 и выходного звена 11.

Центральный диск 2 образует со стойкой 1 центральную вращательную кинематическую пару, а также зубчатое зацепление с цилиндрическими колесами 4. Ведущие диски 3, жестко установленные на колесах 4, соединены с ведомыми дисками 5 посредством гибкой связи, а со стойкой 1 посредством вращательных кинематических пар. Камни 7 образуют с кривошипами 6, жестко установленными на ведомых дисках 5, вращательные кинематические пары, а с начальными звеньями 8 - поступательные кинематические пары. При этом начальные звенья 8 образуют с центральным диском 2 вращательные кинематические пары. Каретки 9 входят со стойкой 1 во вращательные кинематические пары, а с промежуточным звеном 10 - в сферическую кинематическую пару. Оси вращательных пар 1-2, 1-3 (1-4), 1-5(1-6), 6-7, 2-8 и 1-9 направлены перпендикулярно плоскости движения кареток 9. Выходное звено 11 и промежуточные звенья 10 соединяются сферическими кинематическими парами.

Устройство, изображенное на фиг. 1, образуется путем соединения пространственной кинематической цепи параллельной структуры, изображенной на. фиг. 2, и плоского одноподвижного механизма, изображенного на фиг. 3, посредством установки промежуточных звеньев 10 на каретки 9 через сферические кинематические пары. Полученный таким образом пространственный механизм параллельной структуры приводится в движение поворотом центрального диска 2, который полностью контролирует движение выходного звена 11.

С учетом того, что на кривошипах 6 выполнены отверстия с возможностью установки вращательных кинематических пар 6-7 на разном расстоянии от центра вращения ведомых дисков 5 (фиг. 4), появляется возможность получать разные перемещения кареток 9 для каждой кинематической цепи механизма, тем самым изменяя траекторию движения выходного звена 11.

Принцип работы механизма заключается в следующем. При вращении центрального диска 2, движение передается через зубчатые передачи 2-4 на колеса 4, которые приведут в движение ведущие диски 3 за счет того, что они выполнены с колесами 4 за одно целое. Далее через гибкие связи движение передается ведомым дискам 5, а соответственно и жестко соединенным с ними кривошипам 6, которые вращаясь, приведут в движение камни 7, которые перемещаясь вдоль начального звена 8, будут отклонять его, тем самым перемещая каретки 9 относительно стойки 1. При этом движение от кареток 9 передается на промежуточные звенья 10, которые приводят в движение выходное звено 11, ориентируя его на заданные углы и расстояния относительно стойки 1.

Применение предлагаемого устройства целесообразно для задания пространственной ориентации и перемещения объектов, а также для выполнения цикличных операций, требующих движение по заданной траектории. Предлагаемый механизм может быть использован в качестве основания механизмов-тренажеров транспортных средств, а также для создания медицинского оборудования, например, применяться в конструкциях манипуляционных горизонтальных поверхностей для наклонов и перемещений пациентов или конечностей.

1. Устройство для пространственной ориентации объекта, содержащее стойку в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, содержащих каждая каретку, установленную с возможностью перемещения по круговой направляющей, и промежуточное звено, причем кинематические пары, соединяющие промежуточные звенья с каретками и выходным звеном, выполнены сферическими, отличающееся тем, что устройство снабжено центральным диском, выполненным в виде цилиндрического зубчатого колеса и связанным со стойкой посредством центральной вращательной кинематической пары, при этом каждая кинематическая цепь снабжена ведущим зубчатым колесом, выполненным за одно целое с ведущим диском, который соединен посредством гибкой связи с ведомым диском, на котором жестко установлен кривошип, образующий вращательную кинематическую пару с соответствующим камнем, входящим в поступательную кинематическую пару с начальным звеном, сопряженным с центральным диском вращательной кинематической парой, и жестко соединенным с соответствующей кареткой, при этом ведущее зубчатое колесо и ведомый диск образуют со стойкой вращательные кинематические пары с вертикальными осями.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в каждой кинематической цепи кривошип выполнен с отверстиями в части, выступающей за диаметр ведомого диска.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к интерактивной роботизированной станции для приготовления напитков. Интерактивная станция содержит пользовательский входной интерфейс, автоматизированные раздаточные устройства для выдачи ингредиентов, роботизированную станцию, предназначенную для сбора ингредиентов от раздаточного устройства, смешивания ингредиентов, выполнения операций бармена, предпочтительно смешивания, и/или встряхивания, и/или взбалтывания, и/или примешивания, и/или процеживания, разлива напитка в открытую сверху емкость и доставки емкости к пользователю, и управляющий блок для автоматического управления раздаточными устройствами и роботизированной станцией на основании входных данных от входного интерфейса.

Изобретение относится к робототехнике, а точнее к медицинским роботам, применяющимся в ортопедической стоматологии в качестве автоматических артикуляторов - имитаторов движения нижней челюсти, с помощью которых осуществляется подгонка зубных рядов при протезировании.

Механизм для вычерчивания пространственных кривых относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использован при обработке внутренних поверхностей различной кривизны, лазерной резки, воспроизведении пространственных кривых сложной траектории.

Изобретение относится к области обработки синтеза речи и интерактивных диалогов. Техническим результатом является обеспечение возможности регулировки формы и/или содержания диалогового контента, произносимого человекоподобным роботом.

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена. Задачей изобретения является создание такого механизма параллельной структуры, в котором движение платформы могло бы контролироваться единственным ведущим звеном.

Изобретение относится к устройствам для выполнения производственных операций с зажимом обрабатываемых деталей. Устройство содержит по меньшей мере одну зажимную головку (Н) с зажимным инструментом (6, 7), по меньшей мере один датчик (S) силы для определения усилия, приложенного к зажимному инструменту (6, 7) в процессе операции зажима.

Изобретение относится к области промышленной робототехники и может быть использовано при проектировании роботов с внешними магнитными системами, а также может использоваться для механизации и технологических операций.

Изобретение относится к области робототехники, а именно к устройствам, обеспечивающим увеличение грузоподъемности, а также скорости и силы движений оператора, и может быть использовано для военных, медицинских и гражданских целей.

Предоставлены С-образная стержневая конструкция, роботизированная система и связанный способ для того, чтобы реагировать на нагрузки, приложенные к С-образной стержневой конструкции во время активации рабочего инструмента, и компенсировать их.

Изобретение относится к области упаковки твердых радиоактивных отходов (ТРО) с использованием комплекса для упаковки в контейнер брикетов, полученных прессованием бочек с ТРО.

Изобретение относится к механизмам, применяемым для получения заданного движения выходного звена. Устройство содержит стойку в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, содержащих каждая каретку, установленную с возможностью перемещения по круговой направляющей, и промежуточное звено. Кинематические пары, соединяющие промежуточные звенья с каретками и выходным звеном, выполнены сферическими. Устройство снабжено центральным диском, выполненным в виде цилиндрического зубчатого колеса и связанным со стойкой посредством центральной вращательной кинематической пары. Кинематическая цепь снабжена ведущим зубчатым колесом, выполненным за одно целое с ведущим диском, который соединен посредством гибкой связи с ведомым диском, на котором жестко установлен кривошип, образующий вращательную кинематическую пару с соответствующим камнем, входящим в поступательную кинематическую пару с начальным звеном, сопряженным с центральным диском вращательной кинематической парой, и жестко соединенным с соответствующей кареткой. Ведущее зубчатое колесо и ведомый диск образуют со стойкой вращательные кинематические пары с вертикальными осями. Изобретение обеспечивает возможность контролировать движение выходного звена единственным ведущим звеном. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх