RO128018B1 - Parallel mechanism with six mobility degrees for robot construction - Google Patents

Parallel mechanism with six mobility degrees for robot construction Download PDF

Info

Publication number
RO128018B1
RO128018B1 ROA201200465A RO201200465A RO128018B1 RO 128018 B1 RO128018 B1 RO 128018B1 RO A201200465 A ROA201200465 A RO A201200465A RO 201200465 A RO201200465 A RO 201200465A RO 128018 B1 RO128018 B1 RO 128018B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
platform
fixed
parallel
degrees
kinematic chains
Prior art date
Application number
ROA201200465A
Other languages
Romanian (ro)
Other versions
RO128018A0 (en
Inventor
Liviu Moldovan
Original Assignee
Universitatea ''petru Maior'' Din Târgu Mureş
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitatea ''petru Maior'' Din Târgu Mureş filed Critical Universitatea ''petru Maior'' Din Târgu Mureş
Priority to ROA201200465A priority Critical patent/RO128018B1/en
Publication of RO128018A0 publication Critical patent/RO128018A0/en
Publication of RO128018B1 publication Critical patent/RO128018B1/en

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

The invention relates to a spatial parallel mechanism with six degrees of mobility for the construction of robots intended for handling or processing operations. According to the invention, the mechanism comprises two hexagonal platforms (1 and 9), namely a fixed lower platform and a mobile upper platform, linked by six kinematic chains articulated at the two extremities to the two hexagonal platforms (1 and 9), where to the upper mobile platform (9) a clamping mechanism can be attached, each of the kinematic chains consisting of two elements articulated to each other by some ball joints (4), the first element consisting of an assembly (2-3) of variable length and the second element being a bar (5) of a fixed length, through the assembly (2-3), at the lower end, the kinematic chains forming a translation couple and at the upper end, the bars (5) being coupled to the mobile platform (9) by some cardan joints (6-7-8), the parallel mechanism being driven, by means of the six translation couples, by some rotary electric motors (12) which thereby control the lengths of the kinematic chains, an inclination angle ( λ) of the translation couples being variable in the plane normal to the lower fixed platform, placed in parallel, at a preset distance from the homologous side of the hexagon, by the inclination of a support (10) rotating about a cylindrical hinge (11), the inclination angle of the support (10) being fixed, by means of a screw (13), by a support (14) integral with the fixed platform (1), the mobile platform (9) having six degrees of mobility being able to move at high speeds and accelerations, and having high rigidity which confers it the capacity to perform high precision motion.

Description

Invenția se referă la un mecanism paralel spațial, cu șase grade de mobilitate, utilizabil pentru construirea roboților paraleli, destinați operațiilor de manipulare sau de procesare.The invention relates to a parallel spatial mechanism, with six degrees of mobility, usable for the construction of parallel robots, intended for handling or processing operations.

După cum se cunoaște, mecanismele paralele sunt acționate de motoare dispuse pe batiu în paralei, ceea ce are ca efect reducerea masei mecanismului aflat în mișcare, și creșterea rigidității sale, ceea ce îi conferă capacitatea de a executa deplasări de înaltă precizie, cu viteze și accelerații mari. Principalul dezavantaj al mecanismelor paralele îl constituie spațiul restrâns de lucru.As is known, the parallel mechanisms are driven by motors disposed on the rod in the parallel, which has the effect of reducing the mass of the moving mechanism, and increasing its rigidity, which gives it the ability to perform high-precision, high-speed and high accelerations. The main disadvantage of the parallel mechanisms is the limited working space.

în scopul construirii roboților paraleli, sunt cunoscute mai multe mecanisme spațiale cu 9 bare articulate, care au până la șase grade de mobilitate.In order to build parallel robots, several spatial mechanisms are known with 9 hinged bars, which have up to six degrees of mobility.

Un astfel de mecanism este descris în brevetul US 5333514, care este alcătuit dintr-o 11 platformă fixă, trei lanțuri cinematice articulate la bază, la o distanță predeterminată în jurul centrului platformei fixe, și o platformă mobilă, de care sunt articulate cele trei lanțuri cinematice, și pe care este montat un sistem de prindere. Fiecare lanț cinematic este acționat de câte o pereche de motoare rotative, montate în locașuri degajate în platforma fixă. Lanțurile cinematice se compun din câte două perechi de bare articulate între ele. Dezavantajul acestui mecanism constă în aceea că are un spațiu de lucru restrâns.Such a mechanism is described in US Patent 5333514, which consists of an 11 fixed platform, three kinematic chains articulated at the base, at a predetermined distance around the center of the fixed platform, and a mobile platform, of which the three chains are articulated. kinematic, and on which a fastening system is mounted. Each kinematic chain is driven by a pair of rotary motors, mounted in open spaces in the fixed platform. The kinematic chains consist of two pairs of bars articulated between them. The disadvantage of this mechanism is that it has a small workspace.

Se mai cunoaște, din documentul GB 2311149, un mecanism paralel programabil de poziționare, având o placă de bază, o placă mobilă și șase elemente de acționare liniare, cu șase grade de libertate, și extinzându-se între cele două plăci prin intermediul unor servomotoare. Elementele de acționare liniare sunt prinse de cele două plăci prin articulații uni21 versale. Capetele elementelor de acționare sunt împerecheate într-un mode! triunghiular la fiecare placă, și dispozitivele de acționare nu trec unul peste altul. Astfel, două elemente de acționare cu un capăt asociat la placa de bază au, fiecare, un capăt opus asociat cu un alt dispozitiv de acționare, de la placa mobilă. Servomotoarele sunt unități cu șurub pentru schimbarea lungimii fiecărui element de acționare într-un mod programabil. De asemenea, dispozitivele de acționare pot fi cuplate mecanic, pentru a reduce gradele de libertate și numărul de motoare și de control necesare.Also known from GB 2311149 is a parallel programmable positioning mechanism, having a base plate, a movable plate and six linear actuating elements, with six degrees of freedom, and extending between the two plates by means of actuators. . The linear actuating elements are connected by the two plates through single-jointed verses 21. The ends of the actuators are paired in a fashion! triangular to each plate, and the actuators do not pass each other. Thus, two actuators with one end associated with the motherboard each have an opposite end associated with another actuator from the moving plate. The actuators are screw units for changing the length of each actuator in a programmable way. The actuators can also be mechanically coupled to reduce the degrees of freedom and the number of motors and controls required.

Mai este cunoscut documentul US 2010/0122602 Al, care se referă la un aparat pentru 29 poziționarea în timpul operației de asamblare, având o placă de bază, o placă mobilă și șase elemente de acționare liniare, cu șase grade de libertate, elemente ce se extind între cele două plăci prin intermediul unor servomotoare. Elementele de acționare liniare sunt prinse de cele două plăci prin articulații universale.Also known is the document US 2010/0122602 Al, which refers to an apparatus for 29 positioning during the assembly operation, having a base plate, a movable plate and six linear actuating elements, with six degrees of freedom, elements that are extend between the two plates by means of actuators. The linear drive elements are connected by the two plates through universal joints.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui mecanism paralei spațial, cu multiple grade de mobilitate, care asigură un spațiu de lucru mai mare și are o structură simplă.The technical problem solved by the invention consists in the realization of a mechanism of spatial parallel, with multiple degrees of mobility, which ensures a larger working space and has a simple structure.

Mecanismul paralel cu șase grade de libertate, pentru construcția roboților conform 37 invenției, înlătură dezavantajele mecanismelor cunoscute prin aceea că de ansamblul cu lungime variabilă sunt legate, printr-o articulație sferică, niște bare legate prin articulație cardanică de platforma mobilă, iar motorul electric rotativ este montat sub platforma fixă hexagonală, pentru fiecare ansamblu de lungime variabilă.The parallel mechanism with six degrees of freedom, for the construction of the robots according to the invention, removes the disadvantages of the mechanisms known by the fact that the variable-length assembly is connected, by a spherical joint, bars connected by cardan joint to the mobile platform, and the rotary electric motor it is mounted under the fixed hexagonal platform, for each variable length assembly.

Mecanismul paralel, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:The parallel mechanism according to the invention has the following advantages:

- are o structură cinematică simplă;- has a simple cinematic structure;

- are un spațiu de lucru mai mare decât al mecanismelor paralele existente, care poate fi modelat prin înclinări diferite ale lanțurilor cinematice motoare;- has a larger workspace than the existing parallel mechanisms, which can be modeled by different inclines of the kinematic chains of motors;

- are rigiditate mare, deoarece motoarele sunt fixate la bază, ceea ce îi conferă capacitatea de a executa deplasări de înaltă precizie;- it has high rigidity, because the engines are fixed to the base, which gives it the ability to perform high precision movements;

- are greutate redusă, ceea ce contribuie la diminuarea consumului energetic în timpul funcționării, și a costurilor de fabricație;- has a low weight, which contributes to the reduction of energy consumption during operation, and of manufacturing costs;

- poate executa deplasări cu viteze și accelerații mari.- can execute displacements with high speeds and accelerations.

RO 128018 Β1RO 128018 Β1

Se dă în continuare un exemplu de realizare a mecanismului paralel, în legătură și cu 1 fig, 1.,.3, ce reprezintă:The following is an example of the realization of the parallel mechanism, in relation to 1 fig, 1,. 3, which represents:

- fig. 1, imagine a lanțului cinematic al mecanismului; 3FIG. 1, image of the kinematic chain of the mechanism; 3

- fig. 2, secțiune după planul A-A, din fig. 3;FIG. 2, section according to plan A-A, from fig. 3;

- fig. 3, secțiune prin sistemul de acționare al lanțului cinematic. 5FIG. 3, section through the drive system of the kinematic chain. 5

Mecanismul paralel pentru construcția roboților, conform invenției (fig. 1), este format dintr-o platformă hexagonală fixă 1, situată la bază (batiu), și o platformă superioară mobilă 9. 7The parallel mechanism for the construction of the robots, according to the invention (fig. 1), is formed by a fixed hexagonal platform 1, located at the base (bat), and a movable upper platform 9. 7

Cele două platforme sunt legate prin șase lanțuri cinematice, articulate la cele două extremități de cele două platforme. De platforma superioară se poate atașa un mecanism de prindere. 9 Platforma mobilă are șase grade de mobilitate.The two platforms are connected by six cinematic chains, articulated at the two ends of the two platforms. A clamping mechanism can be attached to the upper platform. 9 The mobile platform has six degrees of mobility.

Lanțurile cinematice (fig. 1) suntformate, fiecare, din câte două elemente articulate între ele prin 11 articulații sferice 4. Primul element este format din ansamblul 2, 3, de lungime variabilă, iar al doilea element este bara 5, de lungime fixă. Prin ansamblul 2, 3, la capătul inferior, lanțurile 13 cinematice formează o cuplă de translație. La capătul superior, barele 5 sunt cuplate la platforma mobilă prin articulații cardanice 6-7-8, care au arborii de intrare 6 fixați prin înfiletare 15 de barele 5, și arborii de ieșire 8 - fixați prin înfiletare de platforma superioară 9. Cei doi arbori 6, 8 ai articulației cardanice sunt articulați cilindric de crucea cardanică 7. 17The kinematic chains (fig. 1) are formed, each, by two elements articulated between them by 11 spherical joints 4. The first element is formed by the assembly 2, 3, of variable length, and the second element is the bar 5, of fixed length. Through the assembly 2, 3, at the lower end, the kinematic chains 13 form a translation couple. At the upper end, the bars 5 are coupled to the movable platform by pivot joints 6-7-8, which have the input shafts 6 fixed by threading 15 of the bars 5, and the output shafts 8 - fixed by threading the upper platform 9. The two shafts 6, 8 of the drive joint are cylindrically hinged by the drive shaft 7. 17

Mecanismul paralel este acționat prin intermediul celor șase cuple de translație, cu motoare electrice rotative 12, care, în acest fel, controlează lungimile lanțurilor cinematice. 19 Unghiul de înclinare a cuplelor de translație Ăi este variabil în planul normal la platforma fixă, situat paralel la o distanță predeterminată de latura omoloagă a hexagonului, prin înclinarea 21 suportului 10, care se rotește în jurul articulației cilindrice 11, cu unghiul Ăi față de paralela la platforma fixă de la bază. Fixarea unghiului de înclinare a suportului 10 are loc prin șurubul 13, 23 de suportul 14, care este corp comun cu platforma fixă 1.The parallel mechanism is actuated by means of the six translation couplings, with rotary electric motors 12, which, in this way, control the lengths of the kinematic chains. 19 The angle of inclination of the translation couples AND is variable in the normal plane to the fixed platform, located parallel to a predetermined distance from the homologous side of the hexagon, by the inclination of the support 10, which rotates about the cylindrical joint 11, with the angle with respect to parallel to the fixed platform at the base. The angle of inclination of the support 10 is fixed by the screw 13, 23 by the support 14, which is a common body with the fixed platform 1.

Așa cum se arată în fig. 2, cele șase lanțuri cinematice sunt dispuse pe un contur 25 hexagonal, pe platforma fixă de la bază 1.As shown in FIG. 2, the six kinematic chains are arranged on a hexagonal contour 25, on the fixed platform from the base 1.

Acționarea lanțului cinematic (fig. 3) se realizează prin motorul electric rotativ 12, fixat 27 de suportul 10 prin șuruburile 15. Mișcarea este transmisă de la motorul 12 la șurubul conducător 21 prin cuplajul elastic 16, 18, fixat de axul motorului și șurubul conducător prin 29 șuruburile 17, 19. Șurubul conducător 21 este montat prin strângere pe inelul interior al rulmentului cu bile pe două rânduri 28, care este fixat în carcasa 22 prin inelul elastic 27. 31The drive of the kinematic chain (fig. 3) is realized by the rotary electric motor 12, fixed 27 by the support 10 through the screws 15. The movement is transmitted from the motor 12 to the driving screw 21 through the elastic coupling 16, 18, fixed by the motor shaft and the driving screw. through 29 screws 17, 19. The lead screw 21 is mounted by tightening on the inner ring of the two-row ball bearing 28, which is fixed in the housing 22 by the elastic ring 27. 31

Mișcarea de rotație a șurubului conducător 21 este transformată în mișcarea de rotație a piuliței 20, pe care este fixată pana 26, care translatează în canalul liniar din carcasa 22, 33 fixată de suportul 10 prin șuruburile 29. Pe carcasa 22 este fixat capacul 25, prin șuruburile 24.The rotation movement of the driving screw 21 is transformed into the rotation movement of the nut 20, which is fixed to 26, which translates into the linear channel of the housing 22, 33 fixed by the support 10 through the screws 29. On the housing 22 is fixed the cover 25, through the screws 24.

Pe orificiul carcasei este montat inelul de pâslă 23. 35On the hole of the housing is mounted the felt ring 23. 35

Gradul de mobilitate al mecanismului se calculează după următoarea formulă;The degree of mobility of the mechanism is calculated according to the following formula;

M = 6n-3C3-2C2-C1 = 6 7-3-6-2-6-6 = 42-36 = 6 37 în care n = 6 + 6+ 1 = 13 este numărul elementelor mobile 3, 5, 9; C3 = 6 este numărul cuplelor sferice 4; C2 = 6 este numărul cuplelor cardanice 6-7-8; iar C1 = 6 este numărul cuplelor 39 prismatice 2-3.M = 6n-3C3-2C2-C1 = 6 7-3-6-2-6-6 = 42-36 = 6 37 where n = 6 + 6+ 1 = 13 is the number of movable elements 3, 5, 9; C3 = 6 is the number of spherical couples 4; C2 = 6 is the number of cardan couplings 6-7-8; and C1 = 6 is the number of prismatic couples 39 2-3.

Claims (2)

3 1. Mecanism paralei, cu șase grade de libertate, pentru construcția roboților, având în compunere o platformă fixă (1) și una mobilă (9), unite între ele cu un ansamblu de lungime3 1. Parallel mechanism, with six degrees of freedom, for the construction of robots, consisting of a fixed platform (1) and a movable platform (9), joined together by a length assembly 5 variabilă (2, 3), acționat de câte un motor electric (12), caracterizat prin aceea că de ansamblul cu lungime variabilă (2, 3) sunt legate, printr-o articulație sferică (4), niște bare (5)5 variable (2, 3), driven by an electric motor (12), characterized in that the variable-length assembly (2, 3) are connected, by a spherical joint (4), some bars (5) 7 legate prin articulație cardanică (6, 7, 8) de platforma mobilă (9), iar motorul electric rotativ (12) este montat sub platforma fixă hexagonală (1), pentru fiecare ansamblu de lungime variabilă7 connected by cardan joint (6, 7, 8) to the movable platform (9), and the rotary electric motor (12) is mounted under the fixed hexagonal platform (1), for each variable length assembly 9 (2,3).9 (2,3). 2. Mecanism paralel, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că acționările 11 liniare pot fi înclinate în planul normal la platforma fixă de la bază, situat paralel la o distanță predeterminată de latura omoloagă a hexagonului, cu unghiul Ăj față de normală, ceea ce îi2. A parallel mechanism according to claim 1, characterized in that the linear drives 11 can be inclined in the normal plane to the fixed platform from the base, located parallel to a predetermined distance from the homologous side of the hexagon, with the angle AJ to the normal, which him 13 permite configurarea unui spațiu de lucru mărit.13 allows the configuration of a larger workspace.
ROA201200465A 2012-06-22 2012-06-22 Parallel mechanism with six mobility degrees for robot construction RO128018B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201200465A RO128018B1 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Parallel mechanism with six mobility degrees for robot construction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201200465A RO128018B1 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Parallel mechanism with six mobility degrees for robot construction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO128018A0 RO128018A0 (en) 2012-12-28
RO128018B1 true RO128018B1 (en) 2016-05-30

Family

ID=47504209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201200465A RO128018B1 (en) 2012-06-22 2012-06-22 Parallel mechanism with six mobility degrees for robot construction

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO128018B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104908060B (en) * 2015-06-03 2016-05-18 燕山大学 Five degree of freedom the bionical shoulder joint of connecting
CN108748166B (en) * 2018-09-03 2023-05-23 柳州铁道职业技术学院 Few-branched-chain reconfigurable parallel platform
CN109434812B (en) * 2018-12-26 2023-09-08 哈工大机器人(合肥)国际创新研究院 Light grabbing device based on parallel mechanism and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RO128018A0 (en) 2012-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5475747B2 (en) Parallel link robot
US4511305A (en) Manipulator
EP2999572B1 (en) Compact parallel kinematics robot
CN102161200B (en) Parallel dislocation type parallel mechanism capable of three-dimensional translational motion and one-dimensional rotation
CN103203741B (en) Three-degree-of-freedom parallel robot mechanism
CN105345826A (en) Mechanical hand, mechanical arm and robot
JP5521674B2 (en) robot
RO128018B1 (en) Parallel mechanism with six mobility degrees for robot construction
CN105856197B (en) Pure translational 3-UPU parallel institution without undesirable rotation
US8776632B2 (en) Low-stroke actuation for a serial robot
KR101411095B1 (en) Four degree of freedom mechanism apparatus
US9868205B2 (en) Compact parallel kinematics robot
RU157044U1 (en) SPATIAL MECHANISM
RU154785U1 (en) SPATIAL MECHANISM
RU164091U1 (en) SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM
CN102990674B (en) A/B shaft parallel mechanism
US11130224B2 (en) Parallel link robot
US10272562B2 (en) Parallel kinematics robot with rotational degrees of freedom
TW201215796A (en) Parallel robot
RU2403141C2 (en) Spatial mechanism
JP5044668B2 (en) Robot hand
CN207104907U (en) A kind of SCARA motion parallel connection mechanisms with rectangular workspace
RU164757U1 (en) MANIPULATOR OF PARALLEL STRUCTURE WITH SIX DEGREES OF FREEDOM
CN105328713B (en) A kind of mechanical arm and transfer robot
KR100774887B1 (en) Apparatus for 3-axis articulation of manipulator