RU157044U1 - Пространственный механизм - Google Patents

Abstract

Пространственный механизм с шестью степеням свободы, содержащий основание, конечное звено, шесть линейных приводов, имеющих подвижную и неподвижную части, где неподвижная часть закреплена на основании, а приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень и промежуточное звено, при этом стержень сопряжен с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, один конец стержня сферическим шарниром связан с конечным звеном, а другой связан с подвижными частями линейных приводов посредством промежуточного звена и вращательных пар, отличающийся тем, что между стержнем и промежуточным звеном каждой из шести кинематических цепей установлены две вращательные пары, имеющие перпендикулярные оси, где осью первой кинематической пары является стержень, ось второй кинематической пары соединена с втулкой первой, а оси вращения кинематических пар и ось промежуточного звена, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы с рабочей зоной, отделенной от зоны расположения приводов.

Известен пространственный механизм с шестью степенями свободы (Патент РФ на ПМ 147057. МПК F16H 21/02, 2014 г. «Пространственный механизм с шестью степенями свободы»), содержащий основание, конечное звено, три кинематические цепи, содержащие стержень, связанный сферическим шарниром с выходным звеном и сопряженный с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, линейные приводы, неподвижные части которых установлены на основании, причем приводы и выходное звено расположены по разные стороны от основания, каждый линейный привод снабжен промежуточным звеном, один конец которого шарнирно соединен с подвижной частью привода а другой - с соответствующим стержнем, в котором каждое промежуточное звено связано с соответствующим стержнем посредством трех последовательно установленных вращательных пар, и двух дополнительного звена.

К недостаткам такого механизма можно отнести ограниченную жесткость устройства, связанную с тремя кинематическими цепями, что снижает его нагрузочную способность. Недостаточная жесткость устройства также может привести к увеличению вибрации выходного звена и, соответственно, закрепленного на нем инструмента или детали.

За прототип принят наиболее близкий по технической сущности манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы (Патент РФ на ПМ 146894. МПК F16H 21/02, 2014 г. «Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы»), содержащий основание, конечное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, связанный с конечным звеном посредством сферического шарнира и сопряженный с основанием сферическим шарниром с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, два линейных привода, неподвижные части которых установлены на основании, причем приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, каждый линейный привод снабжен промежуточным звеном, один конец которого соединен посредством сферического шарнира с подвижной частью линейного привода, а другой связан с соответствующим стержнем посредством карданного шарнира, где осью выходной втулки является сам стержень, а промежуточное звено соединено со втулками входной вращательной пары.

Недостатком данного устройства является то, карданные шарниры, связывающие промежуточные звенья со стержнем, разнесены по длине стержня, что усложняет управление манипулятором. Кроме того, наличие трех кинематических цепей также ограничивает жесткость и нагрузочную способность устройства и может привести к повышенным вибрациям.

Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам с рабочей зоной конечного звена, отделенной от зоны расположения приводов.

Поставленная цель достигается тем, что в пространственном механизме с шестью степеням свободы, содержащем основание, конечное звено, шесть линейных приводов, имеющих подвижную и неподвижную части, где неподвижная часть закреплена на основании, а приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень и промежуточные звенья, стержень сопряжен с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, один конец стержня сферическим шарниром связан с конечным звеном, один конец стержня сферическим шарниром связан с конечным звеном, а другой связан с подвижными частями линейных приводов посредством промежуточного звена и вращательных пар, отличающийся тем, что между стержнем и промежуточным звеном каждой из шести кинематических цепей установлены две вращательные пары, имеющие перпендикулярные оси, где осью первой кинематической пары является стержень, ось второй кинематической пары соединена с втулкой первой, а оси вращения кинематических пар и ось промежуточного звена, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке.

Устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы представлен на Фиг. 1.

Пространственный механизм с шестью степенями свободы (Фиг. 1) состоит из основания 1, конечного звена 2, содержит шесть кинематических цепей, каждая из которых включает стержень 3, один конец которого связан с конечным звеном 2 посредством сферического шарнира 4. Стержень 3 сопряжен с основанием 1 посредством сферического шарнира 5 с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения в нем стержня 3. На основании закреплены своей неподвижной частью 6 шесть линейных приводов, подвижные части 7 которых связаны с одним концом одного из шести промежуточных звеньев 8 посредством сферического шарнира 9. Второй конец промежуточного звена 8 связан со стержнем 3 посредством двух последовательно установленных с перпендикулярными осями вращательных пар 10 и 11, где осью пары 11 является стержень 3. Оси кинематических пар 10 и 11 и промежуточных звеньев 8, относящихся к одному стержню 3, пересекаются в одной точке. Такая последовательность кинематических пар аналогична карданному шарниру.

Пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом.

Перемещение конечного звена 2 относительно основания 1,

3

осуществляется шестью линейными приводами в которых неподвижная часть 6 закреплена на основании 1. Движение передается от подвижной части привода 7 через сферический шарнир 9 на промежуточное звено 8, далее через кинематические пары 10, 11 на стержень 3. Расположенные на основании сферические шарниры 5 с отверстиями допускают как повороты стержня 3, так и его поступательное перемещение. Далее движение через сферические шарниры 4 передается на конечное звено 2. Механизм обеспечивает конечному звену 2 шесть степеней свободы. При этом зона расположения приводов и конечное звено находятся по разные стороны основания.

Claims (1)

1. Пространственный механизм с шестью степеням свободы, содержащий основание, конечное звено, шесть линейных приводов, имеющих подвижную и неподвижную части, где неподвижная часть закреплена на основании, а приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень и промежуточное звено, при этом стержень сопряжен с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, один конец стержня сферическим шарниром связан с конечным звеном, а другой связан с подвижными частями линейных приводов посредством промежуточного звена и вращательных пар, отличающийся тем, что между стержнем и промежуточным звеном каждой из шести кинематических цепей установлены две вращательные пары, имеющие перпендикулярные оси, где осью первой кинематической пары является стержень, ось второй кинематической пары соединена с втулкой первой, а оси вращения кинематических пар и ось промежуточного звена, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке.

   

Images