PL210002B1 - Trzyramienny manipulatorrównoległy - Google Patents

Abstract

Manipulator ma ramiona (I, II, III) o zmiennej długości, wyposażone w sterowane siłowniki liniowe (3) i połączone przegubowo między podstawą (1) i uchwytem (2). Przeguby łączące ramiona (I, II, III) z podstawą (1) są przegubami obrotowymi o 2-ch stopniach swobody (4), a przeguby łączące ramiona (l, II, III) z uchwytem (2) są przegubami obrotowymi o 1-nym stopniu swobody (5). Uchwyt (2) ma konstrukcję potrójnego przegubu obrotowego, w którym oś główna (Oś4) jest prostopadła do płaszczyzny wyznaczonej osiami (Oś3) obrotu przyłączonych przegubów obrotowych o 1-nym stopniu swobody (5). Każde z ramion (I, II, III) zawiera równoległobok (R), utworzony z trzech połączonych ze sobą boków konstrukcyjnych (B, I2, B), z których bok dłuższy (I2) ma długość nastawialną siłownikiem liniowym (3), a dwa równe i równoległe boki krótsze (B) stanowią odległość między osią (Oś3) przegubu obrotowego o 1-nym stopniu swobody (5) i osią główną (Oś4) uchwytu (2) oraz odległość między nieprzecinającymi się osiami obrotu (Oś1, Oś2) przegubu obrotowego o 2-ch stopniach swobody (4).

Description

Przedmiotem wynalazku jest trzyramienny manipulator równoległy o trzech stopniach swobody, przeznaczony do programowalnego wykonywania czynności manipulacyjnych, zwłaszcza w automatyzacji produkcji, montażu, paletyzacji, jako konstrukcja wsporcza w obrabiarkach.

Znany z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku nr P-363255 manipulator ma trzy ramiona o zmiennej długości wyposaż one w sterowane siłowniki liniowe połączone przegubowo między podstawą i uchwytem w układzie przestrzennym krawędzi bocznych ostrosłupa. Przeguby łączące ramiona z podstawą są przegubami obrotowymi o 2 stopniach swobody, z dwoma przecinającymi się pod katem prostym osiami, a przeguby łączące ramiona z uchwytem są przegubami obrotowymi o 1 stopniu swobody. Uchwyt ma konstrukcję potrójnego przegubu obrotowego, w którym oś główna jest prostopadła do płaszczyzny wyznaczonej osiami obrotu przyłączonych przegubów obrotowych o 1 stopniu swobody, przykładowo według rozwiązania przedstawionego w polskim opisie zgłoszenia wynalazku nr P-363254. Złożony model geometryczny takiego manipulatora uniemożliwia analityczne rozwiązywanie zadania prostego kinematyki, jednocześnie utrudnionym jest proces jego sterowania i kalibracji konstrukcji.

W manipulatorze według wynalazku każ de z trzech ramion zawiera równoległobok utworzony z trzech połączonych ze sobą boków konstrukcyjnych. Bok dł u ż szy równoległ oboku ma dł ugość nastawialną siłownikiem liniowym a dwa, równe i równoległe boki krótsze stanowią: odległość między osią przegubu obrotowego o 1-nym stopniu swobody i osią główną uchwytu oraz odległość między nieprzecinającymi się osiami obrotu przegubu obrotowego o 2-ch stopniach swobody.

W rozwią zaniu o takiej kinematyce trzy boki równoległ oboku zawierają się w konstrukcji mechanicznej manipulatora, natomiast bok czwarty jest bokiem nierzeczywistym, ale konstrukcyjnie wyznaczalnym. Pary boków krótszych w każdym z ramion są zawsze równoległe do siebie, niezależnie od położenia uchwytu w przestrzeni manipulacji. Geometria takiego układu zapewnia istnienie analitycznego rozwiązania zadania prostego i odwrotnego kinematyki, co istotnie upraszcza modelowanie, sterowanie i kalibracje konstrukcji.

Wynalazek przybliżony jest opisem przykładowego wykonania manipulatora pokazanego na rysunku, którego fig. 1 przedstawia perspektywiczny schemat jego układu kinematycznego, a fig. 2 widok z boku rzeczywistego wykonania manipulatora.

Manipulator posiada trzy ramiona I, II i III, o nastawialnej długości I1, I2, I3, połączone przegubowo między podstawą 1 i uchwytem 2. Uchwyt 2 ma konstrukcję potrójnego przegubu obrotowego o osi głównej - oznaczonej na rysunku jako Oś4 - prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej osiami obrotu oznaczonymi jako Oś3 - trzech przegubów obrotowych o 1 stopniu swobody 5. Przeguby obrotowe o 2 stopniach swobody 4, poprzez które ramiona I, II i III połączone są z podstawą 1 mają nieprzecinające się osie obrotu, oznaczone na rysunku jako Oś1 i Oś2. W warunkach gdy oznaczona na rysunku wymiarem B odległość między osiami Oś1 i Oś2 jest równa odległości między osiami Oś3 i Oś4, każde z ramion I, II, i III zawiera równoległobok R, utworzony z trzech połączonych ze sobą boków konstrukcyjnych: boku dłuższego I1, I2, I3 - o długości nastawialnej siłownikiem liniowym 3 i dwóch, równych i równoległych boków krótszych B.

Pokazany na fig. 2 manipulator ma konstrukcję ramion I, II i III odpowiadającą ściśle schematowi z fig. 1. Siłownik liniowy 3 względem równoległoboku R usytuowany jest równolegle i na zewnątrz boku dłuższego I1, I2, I3.

Realizacja wynalazku możliwa jest również przy konstrukcji ramion I, II i III, w których siłownik liniowy 3 stanowi bezpośrednio bok l1, I2, I3 równoległoboku R, z usytuowanymi w osi jego członu wykonawczego osiami Oś1 i Oś3 przegubów 4 i 5. Przy spełnieniu na każdym z ramion I, II i III warunku równoległoboku kinematycznego możliwą jest również konstrukcja bez zachowania wymiarowej identyczności ramion a ponad to równoległoboki R poszczególnych ramion I, II i III mogą być usytuowane w dowolnej płaszczyźnie względem osi układu x, y, z.

Claims (1)

1. Trzyramienny manipulator równoległy, którego ramiona o zmiennej długości wyposażone w sterowane siłowniki liniowe połączone są przegubowo między podstawą i uchwytem w układzie przestrzennym ostrosłupa w ten sposób, że przeguby łączące ramiona z podstawą są przegubami obrotoPL 210 002 B1 wymi o 2 stopniach swobody a przeguby łączące ramiona z uchwytem są przegubami obrotowymi o 1 stopniu swobody, przy czym uchwyt ma konstrukcję potrójnego przegubu obrotowego, w którym oś główna jest prostopadła do płaszczyzny wyznaczonej osiami obrotu przyłączonych przegubów obrotowych o 1 stopniu swobody, znamienny tym, że każde z ramion (I, II, III) zawiera równoległobok (R) utworzony z trzech połączonych ze sobą boków konstrukcyjnych (B, I2, B), z których bok dłuższy (I2) ma długość nastawialną siłownikiem liniowym (3) a dwa, równe i równoległe boki krótsze (B) stanowią: odległość między osią (Oś3) przegubu obrotowego o 1 stopniu swobody (5) i osią główną (Oś4) uchwytu (2) oraz odległość między nieprzecinającymi się osiami obrotu (Oś1 i Oś2) przegubu obrotowego o 2 stopniach swobody (4).