CZ200928A3 - Robotic device - Google Patents
Robotic device Download PDFInfo
- Publication number
- CZ200928A3 CZ200928A3 CZ20090028A CZ200928A CZ200928A3 CZ 200928 A3 CZ200928 A3 CZ 200928A3 CZ 20090028 A CZ20090028 A CZ 20090028A CZ 200928 A CZ200928 A CZ 200928A CZ 200928 A3 CZ200928 A3 CZ 200928A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- movable member
- arm
- kinematic
- parallel
- kinematic chains
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Rešení se týká robotického zarízení, obsahujícího pohyblivý clen (1) propojený se základním rámem (6) pomocí dvou paralelne usporádaných rovinných kinematických retezcu, z nichž každý sestává z ramene (2) rotacní vazbou (5) spojeného s pohyblivým clenem (1) a uloženého posuvne v pouzdru (4), které je svým cepem (3), jehož podélná osa je rovnobežná s osou rotacní vazby (5) mezi ramenem (2) a pohyblivým clenem (1), uloženo v otvoru vytvoreném v základním rámu (6), pricemž k pohyblivému clenu (1) je pripojen svou rotacní vazbou (5) na rameni (2) alespon jeden další konstrukcne stejný a paralelne usporádaný rovinný kinematický retezec, a u všech kinematických retezcu je bud ke každému cepu (3) pripojen výstupní hrídel (7) rotacního pohonu, a nebo je pouzdro (4) statorem (8) lineárního prímocarého motoru, jehož rotor je rozvinut na rameni (2), pro zajištení potlacení nežádoucích výskytu kinematických singularit v zarízení.The invention relates to a robotic device comprising a movable member (1) connected to the base frame (6) by means of two parallel-arranged planar kinematic chains, each consisting of an arm (2) of a rotary bond (5) connected to the movable member (1) and stored slidably in the housing (4), which is its flail (3), whose longitudinal axis is parallel to the axis of rotation (5) between the arm (2) and the movable member (1), accommodated in an opening formed in the base frame (6), whereby at least one other structurally identical and parallelly arranged planar kinematic chain is attached to the movable member (1) by its rotary bond (5) on the arm (2), and for all kinematic chains, an output shaft (7) is attached to each pin (3) or, the housing (4) is a stator (8) of a linear straight-line motor whose rotor is deployed on the arm (2) to suppress unwanted occurrences of kinematic singularities in the lation.
Description
Robotické zařízeníRobotic equipment
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká paralelně strukturovaného robotického zařízení pro obráběcí a manipulační operace.The invention relates to a parallel-structured robotic device for machining and handling operations.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Robotická zařízení jsou obecně chápána jako mechanická zařízení skládající se z velmi robustních ramen spojených pomocí kinematických vazeb nejčastěji rotačních anebo posuvných. Ramena jsou zřetězena zpravidla v otevřených kinematických řetězcích. Takováto upořádání se nazývají sériová zařízení.Robotic devices are generally understood as mechanical devices consisting of very robust arms connected by kinematic linkages, mostly rotating or sliding. The arms are usually chained in open kinematic chains. Such arrangements are called serial devices.
I když jsou tato zařízení velmi rozšířena, tak jejich použití pro obráběcí a přesné manipulační operace ve výrobních procesech s pružnou automatizací je omezené. Zařízení jsou již na hranici svých mechanických vlastností. To je dáno přítomností pohonu ve všech vazbách kinematické struktury, tedy nutností přesunu hmot příslušných pohonů vyžadující hmotná robustní ramena, která značně omezují pohyblivost.Although these devices are widespread, their use for machining and precision handling operations in flexible automation manufacturing processes is limited. The devices are already on the edge of their mechanical properties. This is due to the presence of the drive in all linkages of the kinematic structure, hence the need to move the masses of the respective drives requiring massive, robust arms that greatly reduce mobility.
Z vlastní podstaty otevřeného kinematického řetězce vyplývá i nižší tuhost struktury snižující přesnost v pohybu i při stabilizaci v určité konkrétní poloze. Proto jsou tyto struktury používány jen pro méně přesné operace manipulačního charakteru.The intrinsic nature of the open kinematic chain also implies a lower stiffness of the structure, reducing movement accuracy and stabilization in a particular position. Therefore, these structures are used only for less precise operations of a manipulative nature.
K určitému řešení nežádoucích vlastností vyskytujících se u sériových zařízení přispělo odlišné paralelní strukturování, které snížilo hlavní nevýhody za cenu problematického způsobu montáže a kalibrace vlastních robotických zařízení, Paralelně strukturovaná zařízení jsou prezentována jako pohyblivé příhradové struktury respektive pohyblivé členy paralelně podepírané určitým počtem ramen. Pohyblivý člen představuje místo pro upínače a sklíčidla nástrojů respektive uchopovací členy manipulátorů a je pomoci ramen spojen s pevným nepohyblivým základem zařízení.Different parallel structuring has contributed to a certain solution to the undesirable features of serial devices, which has reduced the main disadvantages at the cost of problematic assembly and calibration of the robotic devices themselves. The movable member represents a place for the tool chucks and chucks or the gripping members of the manipulators and is connected by means of arms to a fixed stationary base of the device.
Problematická montáž a kalibrace vyplývá z nutnosti shody délkových rozměrů ramen a jejich zachování popřípadě jejich přesného doměřování během provozního cyklu zařízení. Běžně se kalibrace délkových rozměrů provádí jen při montáži a ne při běžném provozu paralelních zařízení. To způsobuje snižování přesnosti během provozu zařízení.The problematic assembly and calibration results from the necessity of matching the length dimensions of the booms and their preservation or their accurate measurement during the operating cycle of the device. Normally, length dimensions are calibrated only during assembly and not during normal operation of parallel devices. This causes a decrease in accuracy during plant operation.
U jednoznačně poháněných paralelních zařízení je navíc zvýšen výskyt kinematických singularit, ve kterých taková zařízení ztrácejí kinematickou určitost znemožňující jejich řízení, jež je omezujícím faktorem jejich nasazení ve výrobě. Dalším limitujícím faktorem zatím používaných paralelních zařízení je nízký stupeň využití pracovního prostoru, který bývá zpravidla oproti sériovým zařízením menší.In addition, unequivocally driven parallel devices are increasing the incidence of kinematic singularities, in which such devices lose kinematic certainty making them impossible to control, which is a limiting factor in their use in production. Another limiting factor of the parallel devices used so far is the low degree of utilization of the workspace, which is usually smaller compared to serial devices.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Předmětem vynálezu je robotické zařízení obsahující pohyblivý člen propojený se základním rámem pomocí paralelně uspořádaných rovinných kinematických řetězců. Každý kinematický řetězec sestává z ramene rotační vazbou spojeného s pohyblivým členem a uloženého posuvně v pouzdru, které je svým čepem, jehož podélná osa je rovnoběžná s osou rotační vazby mezi ramenem a pohyblivým členem, uloženo v otvoru vytvořeném v základním rámu. Přičemž' K pohyblivému členu jsou připojeny svou rotační vazbou na rameni alespoň tři konstrukčně stejné a paralelně uspořádané rovinné kinematické řetězce. U všech kinematických řetězců je ke každému čepu připojen výstupní hřídel rotačního pohonu. Počet a paralelní uspořádání kinematických řetězců vede k potlačení nežádoucího výskytu kinematických singularit v zařízení. Zařízení s výhodou obsahuje čtyři paralelně uspořádané rovinné kinematické řetězce, přičemž tyto kinematické řetězce jsou vzájemně souměrně uspořádané a jsou každý na pohyblivý člen, mající tvar čtverce, připojeny v jeho rozích prostřednictvím své rotační vazby.The object of the invention is a robotic device comprising a movable member connected to a base frame by means of parallel arranged planar kinematic chains. Each kinematic chain consists of an arm rotatably coupled to the movable member and displaceably disposed in a housing which, with its pin whose longitudinal axis is parallel to the axis of the rotational bond between the arm and the movable member, is received in an aperture formed in the base frame. At least three structurally identical and parallel arranged planar kinematic chains are connected to the movable member by their rotational linkage on the arm. For all kinematic chains, a rotary drive output shaft is connected to each journal. The number and parallel arrangement of kinematic chains leads to suppression of undesirable occurrence of kinematic singularities in the device. Preferably, the apparatus comprises four parallel-arranged planar kinematic chains, the kinematic chains being symmetrically aligned with each other and each connected to a square-shaped movable member at its corners by its rotational linkage.
Dále(robotické zařízení, jež obsahuje pohyblivý člen propojený se základním rámem pomocí paralelně uspořádaných rovinných kinematických řetězců a každý jeho kinematický řetězec sestává z ramene rotační vazbou spojeného s pohyblivým členem a uloženého posuvně v pouzdru, které je svým čepem, jehož podélná osa je rovnoběžná s osou rotační vazby mezi ramenem a pohyblivým členem, uloženo v otvoru vytvořeném v základním rámu. Přičemž k pohyblivému členu jsou připojeny svou rotační vazbou na rameni alespoň tri konstrukčně stejné a paralelně uspořádané rovinné kinematické řetězce. U všech kinematických řetězců je pouzdro statorem lineárního přímočarého motoru, jehož rotor je rozvinut na rameni. Počet a paralelní uspořádání kinematických řetězců vede k potlačení nežádoucího výskytu kinematických singularit v zařízení. Rovinné kinematické řetězce jsou s výhodou vzájemně souměrně uspořádané a jsou každý na pohyblivý člen připojeny prostřednictvím své rotační vazby, přičemž tyto rotační vazby mají společnou osu rotace a jsou umístěny ve středu pohyblivého členu.Furthermore, a robotic device comprising a movable member interconnected with a base frame by means of parallel arranged planar kinematic chains and each of its kinematic chains consists of an arm rotatably coupled to the movable member and displaceably disposed in a housing having a pin whose longitudinal axis is parallel to The axis of the rotational linkage between the arm and the movable member is accommodated in an opening formed in the base frame, wherein at least three structurally identical and parallel arranged kinematic chains are connected to the movable member by their rotational linkage. The number and parallel arrangement of kinematic chains leads to suppression of undesirable occurrence of kinematic singularities in the device. arranged and each connected to the movable member via its rotary linkage, the rotary linkages having a common axis of rotation and located at the center of the movable member.
Počtem a typem kinematických vazeb kinematických řetězců propojujících pohyblivý člen se základním rámem je dán počet stupňů volnosti pohyblivého členu. Tento počet je zpravidla nižší než počet kinematických řetězců, respektive pohonů, které jsou k zařízení připojeny pro uvedení pohyblivého členu do pohybu. Poloha pohyblivého členu je tak dána bud aktuální polohou přímočarých pohonů anebo aktuální polohou rotačních pohonů.The number and type of kinematic linkages of the kinematic chains connecting the movable member to the base frame determines the number of degrees of freedom of the movable member. This number is generally lower than the number of kinematic chains or drives, respectively, connected to the device for moving the movable member. The position of the movable member is thus determined either by the current position of the linear drives or by the current position of the rotary drives.
Přímé spojení rotační a posuvné vazby u základního rámu nevyžaduje ani počáteční kalibrační změření délky posuvně připojených ramen ani jejich průběžné doměřování během provozního cyklu zařízeni. Výhodou je možnost oddělené montáže jednotlivých součástí, která umožňuje jejich nezávislé přesné usazení. Montáž celého zařízení spočívá pouze v propojení pevných kluzně vedených ramen, která nejsou z vlastní podstaty omezena v pohybu. Ramena umožňují jednoduché připojení posuvnými vazbami k základnímu rámu a rotačními vazbami pohyblivého členu k tomuto členu.The direct connection of the rotary and sliding linkage to the base frame requires neither an initial calibration measurement of the length of the slidingly attached arms nor their continuous measurement during the operating cycle of the device. The advantage is the possibility of separate assembly of the individual components, which allows their independent accurate fitting. The assembly of the whole device consists only in connection of fixed sliding arms, which are not inherently restricted by movement. The arms allow easy attachment by sliding linkages to the base frame and rotational linkages of the movable member to the member.
Uspořádání paralelního zařízení s přebytkem počtu pohonů jež pohánějí zařízení oproti počtu stupňů volnosti pohyblivého členu, tedy oproti jednoznačně poháněným paralelním zařízením, dále, kromě potlačování kinematických singularit, zlepšuje rozložení tuhosti, zvyšuje pohyblivost a dynamiku pohybu.Arrangement of a parallel device with an excess of the number of drives that drive the device over the number of degrees of freedom of the movable member, i.e., uniquely driven parallel devices, further improves stiffness distribution, increases mobility and movement dynamics in addition to suppressing kinematic singularities.
Zařízení pro obrábění, gravírování, řezání a polohování se vyznačuje nízkým počtem klíčových součástí, které nejsou konstrukčně složité a umožňují modulární způsob použití základní rám a ramena mohou být vyrobena z dutých tenkostěnných profilů zajišťujících potřebnou tuhost a lze je použít pro skryté vedení technologických a výkonových kanálů v rámu a směrem k pohyblivému členu.Machining, engraving, cutting and positioning equipment is characterized by a low number of key components that are not structurally complex and allow for modular use The base frame and arms can be made of hollow thin-walled profiles for the required rigidity and can be used to conceal the technology and power channels in the frame and towards the movable member.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na přiložených obrázcích je schematicky znázorněno redundantně uspořádané paralelné strukturované robotické zařízení, kde obr. 1 znázorňuje obecné schéma paralelně strukturovaného robotického zařízení, obr. 2 znázorňuje schéma paralelního robotického zařízení pro připojení k rotačním pohonům, obr. 3 znázorňuje detail připojení výstupního hřídele rotačního pohonu, obr. 4 znázorňuje schéma paralelního robotického zařízení poháněného lineárními přímočarými pohony a obr. 5 znázorňuje detail uložení pouzdra jež je statorem lineárního přímočarého pohonu.The attached figures show schematically a redundantly arranged parallel structured robotic device, wherein Fig. 1 shows a general diagram of a parallel structured robotic device; Fig. 2 shows a diagram of a parallel robotic device for connection to rotary drives; Fig. 4 shows a diagram of a parallel robotic device driven by linear linear drives; and Fig. 5 shows a detail of a housing mounting that is a stator of a linear linear drive.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad 1Example 1
Robotické zařízení je sestaveno ze čtvercového pohyblivého členu 1, který je propojen se Čtvercovým základním rámem 6 pomocí čtyř paralelně uspořádaných rovinných kinematických řetězců zajišťujících potlačení nežádoucích výskytů kinematických singularit v zařízení. Kinematické řetězce jsou vzájemně souměrně uspořádané a na pohyblivý Člen j jsou připojeny v jeho rozích, každý prostřednictvím své rotační vazby 5, Každý kinematický řetězec sestává z ramene 2 rotační vazbou 5 spojeného s pohyblivým členem 1 a uloženého posuvně v pouzdru 4, které je svým čepem 3, jehož podélná osa je rovnoběžná s osou rotační vazby 5 mezi ramenem 2 a pohyblivým členem 1, uloženo v otvoru vytvořeném v základním rámu 6. U všech kinematických řetězců je ke každému čepu 3 připojen výstupní hřídel 7 rotačního pohonu.The robotic device is composed of a square movable member 1, which is connected to the Square base frame 6 by means of four parallel arranged planar kinematic chains ensuring suppression of undesirable occurrences of kinematic singularities in the device. The kinematic chains are symmetrically arranged to each other and connected to the movable member j at its corners, each via its rotary linkage 5. Each kinematic chain consists of an arm 2 by a rotary linkage 5 coupled to the movable member 1 and displaceably mounted in a housing 4 3, whose longitudinal axis is parallel to the axis of the rotary coupling 5 between the arm 2 and the movable member 1, is housed in an opening formed in the base frame 6. In all kinematic chains, each pivot 3 is connected to an output shaft 7 of the rotary drive.
Příklad 2Example 2
·. 'V. / t · Λ·. 'IN. / t · Λ
Robotické zařízení je sestaveno z kruhového pohyblivého členu 1, který je propojen s trojúhelníkovým základním rámem 6 pomocí tří paralelně uspořádaných rovinných kinematických řetězců zajišťujících potlačení nežádoucích výskytů kinematických singularit v zařízení. Kinematické řetězce jsou vzájemně souměrně uspořádané a na pohyblivý člen 1 jsou připojeny každý prostřednictvím své rotační vazby 5, přičemž tyto rotační vazby 5 se společnou osou rotace jsou umístěny ve středu pohyblivého členu L Každý kinematický řetězec sestává z ramene 2 rotační vazbou 5 spojeného s pohyblivým členem 1 a uloženého posuvně v pouzdru 4, které je svým čepem 3, jehož podélná osa je rovnoběžná s osou rotační vazby 5 mezi ramenem 2 a pohyblivým členem 1, uloženo v otvoru vytvořeném v základním rámu 6. U všech kinematických řetězců je pouzdro 4 statorem 8 lineárního přímočarého motoru, jehož rotor je rozvinut na rameni 2.The robotic device is composed of a circular movable member 1, which is connected to a triangular base frame 6 by means of three parallel arranged planar kinematic chains ensuring suppression of undesirable occurrences of kinematic singularities in the device. The kinematic chains are symmetrically arranged to each other and are connected to the movable member 1 by means of their rotary linkage 5, these rotary linkages 5 with a common axis of rotation being located in the center of the movable member L Each kinematic chain consists of an arm 2 1 and is displaceably disposed in a housing 4, with its pin 3, whose longitudinal axis is parallel to the axis of the rotary coupling 5 between the arm 2 and the movable member 1, housed in an opening formed in the base frame 6. In all kinematic chains a linear linear motor whose rotor is deployed on the arm 2.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Robotické zařízení je uzpůsobeno pro vysokorychlostní přesné samočinné obrábění horní frézovací hlavou s možnými operacemi jako drážkování, vrtání, nařezávání. gravírování, dále pro přesné řezání laserovým paprskem a pro přesné polohové odměřování a polohování v rozsahu pracovního prostoru se stejnoměrně rozloženými mechanickými vlastnostmi.The robotic device is adapted for high-speed precision automatic machining by top milling head with possible operations such as grooving, drilling, cutting. engraving, precision laser beam cutting and precise positioning and positioning within the working area with uniformly distributed mechanical properties.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090028A CZ301781B6 (en) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Robotic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090028A CZ301781B6 (en) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Robotic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ200928A3 true CZ200928A3 (en) | 2010-06-23 |
| CZ301781B6 CZ301781B6 (en) | 2010-06-23 |
Family
ID=42262446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090028A CZ301781B6 (en) | 2009-01-23 | 2009-01-23 | Robotic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ301781B6 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106965162A (en) * | 2017-04-28 | 2017-07-21 | 燕山大学 | A kind of how identical rotation output mechanism of single input |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2083795B (en) * | 1980-09-13 | 1984-01-25 | Marconi Co Ltd | Manipulator mechanisms |
| CN1079042C (en) * | 1997-09-19 | 2002-02-13 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | Parallel mechanism of parallel structure numerical control machine tool |
| JP2002137131A (en) * | 2000-10-27 | 2002-05-14 | Osaka Kiko Co Ltd | Machine body form of machine tool |
| CN2482480Y (en) * | 2001-07-04 | 2002-03-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | Six-freedom parallel-series digit attitude measuring machine based on three-freedom parallel mechanism |
| CN2691776Y (en) * | 2004-03-01 | 2005-04-13 | 西安理工大学 | Three shaft parallel main shaft head mechanism for realizing multidirection vertical and horizontal processing |
| CN100372657C (en) * | 2006-04-18 | 2008-03-05 | 燕山大学 | 3-degree-of-freedom 6-UPS tri-translational parallel robot |
| CN100480003C (en) * | 2007-04-20 | 2009-04-22 | 天津大学 | Series parallel robot in five degrees of freedom |
-
2009
- 2009-01-23 CZ CZ20090028A patent/CZ301781B6/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ301781B6 (en) | 2010-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1755838B1 (en) | Parallel kinematic robot and method for controlling this robot | |
| EP1694472B1 (en) | Parallel kinematic manipulator for large workspace | |
| BRPI0607143B1 (en) | high speed parallel robot with four degrees of freedom | |
| JP4523228B2 (en) | Motion device for supporting and programmably driving an end element in a machine or instrument | |
| JP6681203B2 (en) | Robot device and laboratory automation system including robot device | |
| CN108621130B (en) | Parallel mechanism with two motion modes of 2R1T and 2T1R | |
| TR201808961T4 (en) | LOW INPUT MANIPULATOR FOR LASER CUTTING MACHINES FOR FLAT SHEET METALS | |
| CN108656092B (en) | Series-parallel robot based on four branched chains, two-rotation and one-movement parallel mechanism | |
| WO2019011020A1 (en) | Parallel mechanism having two degrees of planar movement freedom | |
| CN103203741B (en) | Three-degree-of-freedom parallel robot mechanism | |
| WO2015117643A1 (en) | A robot gripper | |
| CN114227649B (en) | Three-movement two-rotation five-degree-of-freedom parallel driving robot | |
| CN105856207A (en) | Transfer robot with symmetrically arranged driven arms and reconstructible degrees of freedom | |
| CN102579137A (en) | Parallel surgical manipulator capable of horizontally moving three-dimensionally and rotating one-dimensionally | |
| EP1922181B1 (en) | Module for the manufacturing of automated moving structure and automated moving modular structure | |
| EP0061502B1 (en) | Double hands | |
| CZ200928A3 (en) | Robotic device | |
| KR20170138080A (en) | Machine tool | |
| CN103895007A (en) | Two-translational-motion parallel robot | |
| CN108858142B (en) | Five-freedom-degree parallel robot | |
| CN102881338B (en) | 1T2R parallel three-degree-of-freedom pose alignment platform | |
| CN103273482A (en) | Master-slave branch chain separate type two-translational motion parallel robot | |
| TWI428218B (en) | Parallel robot | |
| CN109015597B (en) | Novel parallel mechanism with three translation branches incompletely symmetrical | |
| JP2016093861A (en) | Electrically-driven gripper device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20170123 |