RU206694U1

RU206694U1 - Пространственный механизм с шестью степенями свободы

Info

Publication number: RU206694U1
Application number: RU2021114247U
Authority: RU
Inventors: Сергей Валерьевич Хейло; Виктор Аркадьевич Глазунов; Артем Юрьевич Лопатин; Артем Константинович Полетика
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-09-22

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов, выполняющих вращательные и поступательные движения.Пространственный механизм с шестью степенями свободы содержит основание, выполненное в виде круговой направляющей, выходное звено, выполненное в виде платформы, три кинематические цепи между основанием и выходным звеном, расположенные по периметру основания. Каждая из кинематических цепей включает в себя приводную каретку, снабженную линейным приводом, неприводную каретку, установленные на основании и связанные друг с другом кинематическими вращательными парами, соединенными кинематической связью с линейным приводом. Приводная и неприводная каретки через сферические пары соединены посредством промежуточных звеньев с вращательными парами промежуточного кинематического узла, который посредством закрепленной на ней сдвоенной кинематической пары и вращательной кинематической пары, соединенной с осью сдвоенной кинематической пары, связан с выходным звеном.Техническим результатом полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройства манипулирования за счет повышения жесткости конструкции и грузоподъемности.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов, выполняющих вращательные и поступательные движения.

Известен пространственный механизм с шестью степенями свободы, принятый в качестве прототипа (Alizade R.I. and Tagiyev N.R. A forward and reverse displacement analysis of a 6-dof in-parallel manipulator. Mechanism and Machine Theory, 29(1): 115-124, January 1994), содержащий основание, выполненное в виде круговой направляющей, выходное звено, выполненное в виде платформы, соединенные тремя кинематическими цепями, каждая из которых содержит приводные каретки движущиеся по круговой направляющей и линейные приводы, расположенные между приводной кареткой и сферической парой на выходном звене.

Недостатком данного устройства является ограниченная рабочая зона и невысокая жесткость конструкции.

Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности пространственного механизма за счет повышения жесткости конструкции и грузоподъемности.

Технический результат достигается тем, что пространственный механизм с шестью степенями свободы, содержит основание, выполненное в виде круговой направляющей, выходное звено, выполненное в виде платформы, три кинематические цепи между основанием и выходным звеном, расположенные по периметру основания и каждая из которых включает в себя приводную каретку, снабженную линейным приводом, и неприводную каретку, установленные на основании и связанные друг с другом кинематическими вращательными парами, соединенными кинематической связью с линейным приводом, промежуточный кинематический узел, включающий в себя с закрепленными радиально на ней четырьмя вращательными кинематическими парами, из которых две кинематические пары образуют сдвоенную вращательную кинематическую пару с общей осью вращения, а две другие являются вращательными кинематическим парами, размещенными соосно напротив друг друга и перпендикулярно упомянутой сдвоенной кинематической паре, из которых одна вращательная кинематическая пара обращена к внутренней стороне основания, два промежуточных звена, из которых первое промежуточное звено связано с вращательной кинематической парой, которая обращена к внутренней стороне основания и сферической парой приводной каретки, а второе промежуточное звено связано с другой вращательной кинематической парой и сферической парой неприводной каретки, и вращательную кинематическую пару, соединяющую перпендикулярно ось вращательных кинематических пар и выходное звено.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема пространственного механизма с шестью степенями свободы.

Пространственный механизм с шестью степенями свободы содержит: основание 3, выходное звено 1, выполненное в виде платформы, три кинематические цепи I, II и III между основанием 3 и выходным звеном 1, расположенные по периметру основания 3. Основание 3 выполнено в виде круговой направляющей, например, рельса, на которой установлены приводные каретки 4', 4'', 4''' и неприводные каретки 5', 5'', 5''' кинематических цепей I, II и III. Кинематические цепи I, II и III между основанием 3 и выходным звеном 1 идентичны по структуре и поэтому ниже описана только одна из кинематических цепей. Кинематическая цепь I содержит приводную каретку 4' и неприводную каретку 5', установленные на основании 3 и связанные друг с другом линейным приводом 10', соединенным с закрепленными на приводной каретке 4' и неприводной каретке 5' вращательными кинематическими парами 8' и 9' соответственно. Приводная каретка 4' и неприводная каретка 5' посредством соответственно сферических кинематических пар 6' и 7' связаны с кинематическими парами промежуточного кинематического узла 2'. Промежуточный кинематический узел 2' образован платформой 11, на которой радиально по периферии платформы закреплены четыре вращательные кинематические пары 12₁', 12₂'', 13', 14', из которых две вращательные кинематические пары 12₁'и 12₂'' образуют сдвоенную вращательную кинематическую пару 12₁'-12₂'' с общей осью вращения. Две другие кинематические пары являются вращательными кинематическим парами 14' и 13' и размещены соосно напротив друг друга и перпендикулярно упомянутой сдвоенной кинематической паре 12₁'-12₂'', при этом одна из этих вращательных кинематическая пар - кинематическая пара 13' - обращена к внутренней стороне основания 3.

Промежуточный кинематический узел 2' связан с промежуточным звеном 15' посредством кинематической пары 13' и с промежуточным звеном 16' посредством кинематической пары 14'. Выходное звено 1 связано с промежуточным кинематическим узлом 2' посредством вращательной кинематической пары 17', соединенной с ось сдвоенной кинематической пары 12'.

Механизм работает следующим образом.

Выходное звено 1 совершает пространственное перемещение, сообщаемое линейными приводами 10', 10'', 10''' и приводными каретками 4', 4'', 4''' и неприводными каретками 5', 5'', 5''' через соответствующие им кинематические цепи. При задействовании линейных приводов 10', 10'', 10''' и приводных кареток 4', 4'', 4''', кинематически связанными шарнирами 8', 8'', 8''' и 9', 9'', 9''' приводные каретки 4', 4'', 4''' и неприводные каретки 5', 5'', 5''' движутся по направляющей основания 3. При движение приводных кареток и неприводных кареток промежуточные звенья 15', 15'', 15''' и 16', 16'', 16''' вызывают поворот платформы 11', 11'', 11''' кинематического узла 2', 2'', 2''' относительно осей кинематических пар 14', 14'', 14''' и 13', 13'', 13'''. Далее, движущиеся вместе с платформами 77', 77'', 77''' сдвоенные кинематические пары 12₁'-12₂', 12₁''-12₂'', 12₁'''-12₂''' передают движения выходному звену 1 через вращательные кинематические пары 17', 17'', 17''', связанные с общими осями сдвоенных кинематических пар 12₁'-12₂', 12₁''-12₂'', 12₁'''-12₂'''.

Claims

Пространственный механизм с шестью степенями свободы, содержащий основание, выполненное в виде круговой направляющей, выходное звено, выполненное в виде платформы, три кинематические цепи между основанием и выходным звеном, расположенные по периметру основания и каждая из которых включает в себя приводную каретку, снабженную линейным приводом, и неприводную каретку, установленные на основании и связанные друг с другом кинематическими вращательными парами, соединенными кинематической связью с линейным приводом, промежуточный кинематический узел, включающий в себя платформу с закрепленными радиально на ней четырьмя вращательными кинематическими парами, из которых две кинематические пары образуют сдвоенную вращательную кинематическую пару с общей осью вращения, а две другие являются вращательными кинематическим парами, размещенными соосно напротив друг друга и перпендикулярно упомянутой сдвоенной кинематической паре, из которых одна вращательная кинематическая пара обращена к внутренней стороне основания, два промежуточных звена, из которых первое промежуточное звено связано с вращательной кинематической парой, которая обращена к внутренней стороне основания, и сферической парой приводной каретки, а второе промежуточное звено связано с другой вращательной кинематической парой и сферической парой неприводной каретки, и вращательную кинематическую пару, соединяющую перпендикулярно ось вращательных кинематических пар и выходное звено.