CZ349798A3

CZ349798A3 - Osmiramenné zařízení pro obrábění, měření a manipulaci

Info

Publication number: CZ349798A3
Application number: CZ19983497A
Authority: CZ
Inventors: Michael Prof. Ing. Drsc. Valášek; Zbyněk Ing. Šika; Martin Nečas
Original assignee: Michael Prof. Ing. Drsc. Valášek; Zbyněk Ing. Šika; Martin Nečas
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-17

Abstract

Zařízení sestává z platformy (9) nesoucí obráběcí nástroj nebo měřicí sondu nebo manipulační chapadlo, kteráje upevněna vzhledemk rámu (10) pomocí nosných ramen (1 až 8) s pohony. Nosná ramena (1 až 8)jsou na rám (10) upevněna ve vrcholech šestistěnu a na platformu (9) ve vrcholech dvou obdélníků ležících v navzájemrovnoběžných rovinách avůči sobě pootočených o 90 °.

Description

Vynález se týkálzařízení pro obrábění, měření

2. Známý stav techniky

Dnešní průmyslové roboty jsou přes neustálý vývoj drahé (dražší než cena lidské práce) a pomalé (často pomalejší než vycvičená lidská práce) [1], Pro radikální změnu tohoto stavu a skutečně masové nasazení robotů v nejrůznějších průmyslových odvětvích by bylo třeba vyvinout roboty, které by byly 10 krát rychlejší a 5 krát levnější [1], Tak radikální změnu užitných vlastností robotů by bylo skutečně možné dosáhnout důslednou aplikací dvou hlavních principů [2-3] • použití redundantních a paralelních struktur robotů;

• modulární konstrukce robotů.

Pro zvýšení rychlosti musí být roboty lehčí a tužší. Obojí přináší použití paralelních struktur. Paralelní konstrukce robotů (zjednodušeně si je lze představit jako pohyblivé příhradové konstrukce nebo jako platforma podepřená více nosníky) přinášejí řadu výhod • Kinematika paralelních robotů umožňuje umístit téměř všechny pohonné jednotky přímo na rám, aniž by bylo nutné jimi zatěžovat pohyblivé části robota, jak je běžné u klasických sériových robotů. Paralelní roboty jsou používány v podobě Stewartovy platformy [4] pro trenažéry a nedávné početné aplikace jsou pro obráběcí centra [5], • Příhradová konstrukce robotů vede ke zvýšení tuhosti paralelních robotů oproti klasickým sériovým.

Na druhé straně přinášejí paralelní konstrukce robotů také řadu nevýhod • Pracovní prostor paralelního robota je obecně menší než u klasického sériového robota.

• Uvnitř pracovního prostoru paralelního robota se obecně objevují nežádoucí singulární polohy se změněnou pohyblivostí nebo změněným přenosem sil.

• Kolize ramen paralelního robota jsou častější než u klasického sériového a omezují dále jeho pracovní prostor.

Velikost pracovního prostoru paralelního robota lze zvětšit vhodnou volbou rozměrových parametrů robota, avšak vzroste výskyt singulárních poloh v pracovním prostoru robota.

Následně je uveden přehled výše uvedených odkazů.

[1] Tesař, D.: Tutoriál on Modular Architecture for Robot Structures, 1991 IEEE Conf. on Robotics [2] Tesař, D. and Cleary, K.: Decision Making Criteria for Redundant Manipulators, NATO Advanced Research Workshop, Sálo, Italy 1988 /1

*· · · I • · • · • · • · · ·« β ·· ·· • < · · ·

4 4 44

9 4444 4

4 4 4 [3] Khatib, Ο., Roth, B. and Waldron, K.J.: The Design of a High-Performance ForceControlled Manipulátor, Proceedings of 8th World IFToMM Congress on Theory of Machines and Mechanisms, Praha 1991, pp. 475-478 [4] Stewart, D.; APlatform with Six Degrees ofFreedom, Proč. of the Institution of Mechanical Engineers, 180(1965), 5, pp. 371-378 [5] Hexapod, US patent 947819, 1993

Cílem vynálezu je zařízení pro manipulaci, obrábění a měření na bázi paralelních robotů, které sníží výskyt singulárních poloh v pracovním prostoru a zlepší tuhostní a dynamické vlastnosti zařízení.

3. Podstata vynálezu

Osmiramenné zařízení pro obrábění, měření a manipulaci, sestávajícího z platformy nesoucí obráběcí nástroj nebo měřicí sondu nebo manipulační chapadlo, která je upevněna vzhledem k rámu pomocí nosných ramen s pohony, spočívá v tom, že mezi platformou a rámem je uspořádáno právě osm nosných ramen s pohony, která upevňují platformu k rámu. Platforma může být upevněna vzhledem k rámu pomocí výsuvných nosných ramen s pohony. Nosná ramena mohou být k rámu upevněna ve vrcholech šestistěnu, přičemž tento šestistěn může být kvádrem. Nosná ramena mohou být k platformě upevněna ve vrcholech šestistěnu. Nosná ramena mohou také být k platformě upevněna ve vrcholech dvou čtyřúhelníků ležících v navzájem rovnoběžných rovinách, přičemž tyto čtyřúhelníky mohou být obdélníky vůči sobě pootočené o 90 stupňů.

Výhodou vynálezu je, že použitím nadbytečných ramen s pohony lze snížit výskyt singulárních poloh. Jestliže v nějaké poloze nastává pro původní ramena singulární poloha, použijeme pro robota jiná ramena z jejich celkového nadbytečného počtu osmi ramen, která v dané poloze nevedou k singularitě. Přepínáme tak mezi vhodnými kombinacemi ramen z jejich nadbytečného počtu osmi ramen. Použití nadbytečných ramen s pohony přináší i další výhody v podobě zvýšené tuhosti a zlepšené dynamiky zařízení dle vynálezu.

4. Přehled obrázků na výkrese

Na přiloženém obrázku 1 je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu.

5. Příklad provedení vynálezu

Platforma 9 se šesti stupni volnosti je upevněna k rámu 10 prostřednictvím 8 nosných ramen 1 až 8, která jsou výsuvná a opatřena posuvnými pohony. Nosná ramena 1 až 8 jsou na rám upevněna ve vrcholech kvádru se čtvercovou podstavou a na platformu jsou upevněna ve vrcholech dvou obdélníků v navzájem rovnoběžných rovinách, které jsou vůči sobě pootočeny o 90 stupňů.

Claims

1. Osmiramenné zařízení pro obrábění, měření a manipulaci, sestávající z platformy (9) nesoucí obráběcí nástroj nebo měřicí sondu nebo manipulační chapadlo, která je upevněna vzhledem k rámu (10) pomocí nosných ramen s pohony, vyznačené tím, že mezi platformou (9) a rámem (10) je uspořádáno právě osm nosných ramen (1-8) s pohony, která upevňují platformu (9) k rámu (10).

(Xmioafhfnae ς noroki

2. »Zařízení pro obrábění, měření a manipulaci podleX 1, vyznačené tím, že platforma (9) je upevněna vzhledem k rámu (10) pomocí výsuvných nosných ramen (1 až 8) s pohony. , .

fewmvnenw

3'Nařízení pro obrábění, měření a manipulaci podle' 1 nebo 2, vyznačené tím, že nosná ramena (1-8) jsou k rámu (10) upevněna ve vrcholech šestistěnu.

Cs m ίηα mď 0 n / v

4. iZařízení pro obrábění, měření a manipulaci podle 1 nebo 2, vyznačené tím, že nosná ramena (1-8) jsou k platformě (9) upevněna ve vrcholech šestistěnu.

ps· mi ramč vwe'

5. \lŽařízení pro obrábění, měření a manipulaci podle' 3, vyznačené tím, že nosná ramena (1-8) jsou k rámu (10) upevněna ve vrcholech kvádru.

óyZařízení pro obrábění, měření a manipulaci podle¹ 1 nebo 2, vyznačené tím, že nosná ramena (1-8) jsou k platformě (9) upevněna ve vrcholech dvou čtyřúhelníků ležících v navzájem rovnoběžných rovinách. , p

Umimmehhť

7.\Zařízení pro obrábění, měření a manipulaci podle 6, vyznačené tím, že nosná ramena (1-8) jsou k platformě (9) upevněna ve vrcholech dvou obdélníků ležících v navzájem rovnoběžných rovinách a vůči sobě pootočených o 90 stupňů.