RU211503U1

RU211503U1 - SPATIAL MECHANISM

Info

Publication number: RU211503U1
Application number: RU2021137116U
Authority: RU
Inventors: Виктор Аркадьевич Глазунов; Михаил Николаевич Ерофеев; Иван Викторович Пелин; Алексей Александрович Илюхин; Никита Сергеевич Гончаров; Наталия Львовна Ковалева; Сергей Александрович Скворцов
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы. Пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, четыре соединительные кинематические цепи, каждая цепь содержит входное звено, выполненное в виде приводной каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую кинематическую пару, сопряженную с выходным звеном. В четырех кинематических цепях начальные кинематические пары выполнены в виде вращательных кинематических пар, а между начальной и конечной кинематической парами расположена промежуточная вращательная кинематическая пара. Входное звено каждой кинематической цепи расположено между начальным и промежуточным вращательными кинематическими парами, где начальная вращательная кинематическая пара находится на центральной оси и сопряжена посредством штанги с колесом. Каждая кинематическая цепь снабжена дополнительной входной и дополнительной промежуточной вращательными кинематическими парами с осями, расположенными параллельно осям входной и промежуточной вращательных кинематических пар. Между дополнительными входной и промежуточной вращательными кинематическими парами установлена поступательная кинематическая пара, снабженная пружиной. Технический результат заключается в повышении технологической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве. 1 ил.

The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to spatial manipulation mechanisms of robots with six degrees of freedom. A spatial mechanism with six degrees of freedom, including a base made in the form of a circular guide, an output link, four connecting kinematic chains, each chain contains an input link made in the form of a drive carriage mounted on the base, an initial kinematic pair associated with the input link, and final spherical kinematic pair associated with the output link. In four kinematic chains, the initial kinematic pairs are made in the form of rotational kinematic pairs, and between the initial and final kinematic pairs there is an intermediate rotational kinematic pair. The input link of each kinematic chain is located between the initial and intermediate rotational kinematic pairs, where the initial rotational kinematic pair is located on the central axis and is coupled to the wheel by means of a rod. Each kinematic chain is equipped with an additional input and additional intermediate rotational kinematic pairs with axes located parallel to the axes of the input and intermediate rotational kinematic pairs. A translational kinematic pair equipped with a spring is installed between the additional input and intermediate rotational kinematic pairs. The technical result is to increase the technological and operational efficiency of manipulation devices in space. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to spatial manipulation mechanisms of robots with six degrees of freedom.

Целью полезной модели является повышение технологической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве. При этом некоторые приводы вращательного движения установлены на каретках, установленных на круглой направляющей. Это дает возможность полного оборота вокруг вертикальной оси. Это важно для многих устройств, например, для тренажеров, технологических установок.The purpose of the utility model is to improve the technological and operational efficiency of spatial manipulation devices. At the same time, some rotary motion drives are mounted on carriages mounted on a round guide. This allows full rotation around the vertical axis. This is important for many devices, for example, for simulators, technological installations.

Известен пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, четыре соединительные кинематические цепи, каждая цепь содержит входное звено, выполненное в виде приводной каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую кинематическую пару, сопряженную с выходным звеном.A spatial mechanism with six degrees of freedom is known, including a base made in the form of a circular guide, an output link, four connecting kinematic chains, each chain contains an input link made in the form of a drive carriage mounted on the base, an initial kinematic pair associated with the input link, and a final spherical kinematic pair associated with the output link.

(Патент RU 133044 МПК В25О1/00 (2006.01)(Patent RU 133044 IPC V25O1/00 (2006.01)

Недостатками данного устройства (прототипа) является наличие основания (круговой направляющей), по которому двигаются со скольжением входные каретки, что вызывает потери на трение, и отсутствие поступательных кинематических пар, сопряженных с начальными и промежуточными вращательными кинематическими парами для уравновешивания выходного звена под нагрузкой, что ухудшает эксплуатационные возможности.The disadvantages of this device (prototype) is the presence of a base (circular guide) on which the input carriages move with sliding, which causes friction losses, and the absence of translational kinematic pairs associated with the initial and intermediate rotational kinematic pairs to balance the output link under load, which degrades performance.

Технический результат - устранение отмеченных недостатков и повышение технологической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве.The technical result is the elimination of the noted shortcomings and an increase in the technological and operational efficiency of spatial manipulation devices.

Технический результат достигается тем, что в известном пространственном механизме с шестью степенями свободы, включающем основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, четыре соединительные кинематические цепи, каждая цепь содержит входное звено, выполненное в виде приводной каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую кинематическую пару, сопряженную с выходным звеном, в четырех кинематических цепях начальные кинематические пары выполнены в виде вращательных кинематических пар, а между начальной и конечной кинематической парами расположена промежуточная вращательная кинематическая пара, при этом входное звено каждой кинематической цепи расположено между начальным и промежуточным вращательными кинематическими парами, где начальная вращательная кинематическая пара находится на центральной оси и сопряжена посредством штанги с колесом, также каждая кинематическая цепь снабжена дополнительной входной и дополнительной промежуточной вращательными кинематическими парами с осями, расположенными параллельно осям входной и промежуточной вращательных кинематических пар, между дополнительными входной и промежуточной вращательных кинематических пар установлена поступательная кинематическая пара, снабженная пружиной.The technical result is achieved by the fact that in a well-known spatial mechanism with six degrees of freedom, including a base made in the form of a round guide, an output link, four connecting kinematic chains, each chain contains an input link made in the form of a drive carriage mounted on the base, the initial kinematic pair associated with the input link, and the final spherical kinematic pair associated with the output link, in four kinematic chains, the initial kinematic pairs are made in the form of rotational kinematic pairs, and between the initial and final kinematic pairs there is an intermediate rotational kinematic pair, while the input link of each of the kinematic chain is located between the initial and intermediate rotational kinematic pairs, where the initial rotational kinematic pair is located on the central axis and is connected by means of a rod to the wheel, and each kinematic chain is equipped with an additional input and additional intermediate rotational kinematic pairs with axes located parallel to the axes of the input and intermediate rotational kinematic pairs, a translational kinematic pair equipped with a spring is installed between the additional input and intermediate rotational kinematic pairs.

Описание устройства - пространственного механизма с шестью степенями свободы, которое представлено на фиг. 1.Description of the device - a spatial mechanism with six degrees of freedom, which is presented in Fig. one.

Примечание: на фиг. 1 апострофами ('), (''), (''') обозначаются позиции элементов механизма по принадлежности к одной кинематической цепи.Note: in Fig. 1 apostrophes ('), (''), (''') denote the positions of the elements of the mechanism by belonging to the same kinematic chain.

Пространственный механизм, содержащий основание с центральной осью 1, на которой расположены четыре центральные вращательные кинематические пары, выходное звено 9, четыре кинематические цепи, включающие каждая приводную каретку 3, 3', 3'', 3''', сопряженную с центральной осью посредством соответствующего начального звена 4, 4', 4'', 4''', начальную вращательную кинематическую пару 2, 2', 2'', 2''' с осью, перпендикулярной радиусу окружности перемещения соответствующей приводной каретки, промежуточную вращательную кинематическую пару 6, 6', 6'', 6''' с осью, параллельной оси начальной вращательной кинематической пары, входное звено 7, 7', 7'', 7''', расположенное между соответствующими начальной и промежуточной вращательными кинематическими парами, и сферическую кинематическую пару 8, 8', 8'', 8''', сопрягающую соответствующую кинематическую цепь с выходным звеном, при этом каждая кинематическая цепь снабжена дополнительной входной 10, 10', 10'', 10''', и дополнительной промежуточной 11, 11', 11'', 11''', вращательными кинематическими парами с осями, расположенными параллельно осям входной 5, 5', 5'', 5''', и промежуточной вращательных кинематических пар, между дополнительными входной и промежуточной вращательными кинематическими парами установлена поступательная кинематическая пара 12, 12', 12'', 12''', снабженная пружиной.A spatial mechanism containing a base with a central axis 1, on which four central rotational kinematic pairs are located, an output link 9, four kinematic chains, including each drive carriage 3, 3', 3'', 3''', coupled to the central axis by means of the corresponding initial link 4, 4', 4'', 4''', the initial rotational kinematic pair 2, 2', 2'', 2''' with the axis perpendicular to the radius of the circle of movement of the corresponding drive carriage, the intermediate rotational kinematic pair 6 , 6', 6'', 6''' with an axis parallel to the axis of the initial rotational kinematic pair, the input link 7, 7', 7'', 7''', located between the corresponding initial and intermediate rotational kinematic pairs, and spherical a kinematic pair 8, 8', 8'', 8''', mating the corresponding kinematic chain with the output link, while each kinematic chain is equipped with an additional input 10, 10', 10'', 10''', and an additional intermediate 11 , 11', 11'', 11''', rotational kinematic pairs with axes located parallel to the axes of the input 5, 5', 5'', 5''', and intermediate rotational kinematic pairs, between the additional input and intermediate rotational kinematic translational kinematic pair 12, 12', 12'', 12''', provided with a spring, is installed in pairs.

Устройство (фиг. 1) - пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом:The device (Fig. 1) - a spatial mechanism with six degrees of freedom works as follows:

Выходное звено 9 перемещается под действием кинематических цепей относительно основания 1 с центральной осью, на которой расположены четыре центральные (начальные) вращательные кинематические пары 2, 2', 2'', 2'''. Движение выходному звену вокруг своей оси (по кругу) передается от начального 4, 4', 4'', 4''' звена сопряженного с приводной кареткой 3, 3', 3'', 3''' с колесом и начальной вращательной кинематической парой. Использование колеса в каждой из четырех кинематических цепей при этом перемещении позволяет уменьшить потери на трение. Также движение выходному звену передается от входного звена 7, 7', 7'', 7''', сопряженного с входной вращательной кинематической парой 5, 5', 5'', 5''' через промежуточную вращательную кинематическую пару 6, 6', 6'', 6''' и сферическую кинематическую пару 8, 8', 8'', 8''', сопряженную с выходным звеном. В каждую кинематическую цепь включены дополнительные входная 10, 10', 10'', 10''' и промежуточная 11, 11', 11'', 11''' вращательные кинематические пары с осями, расположенными параллельно осям входной и промежуточной вращательных кинематических пар, между дополнительными входной и промежуточной вращательными кинематическими парами установлена поступательная кинематическая пара 12, 12', 12'', 12''', снабженная пружиной для уравновешивания выходного звена под нагрузкой, что улучшает эксплуатационные возможности устройств манипулирования в пространстве.The output link 9 moves under the action of the kinematic chains relative to the base 1 with a central axis on which four central (initial) rotary kinematic pairs 2, 2', 2'', 2''' are located. The movement of the output link around its axis (in a circle) is transmitted from the initial 4, 4', 4'', 4''' link associated with the drive carriage 3, 3', 3'', 3''' with the wheel and the initial rotational kinematic couple. The use of a wheel in each of the four kinematic chains during this movement makes it possible to reduce friction losses. Also, the movement of the output link is transmitted from the input link 7, 7', 7'', 7''', coupled with the input rotational kinematic pair 5, 5', 5'', 5''' through an intermediate rotational kinematic pair 6, 6' , 6'', 6''' and a spherical kinematic pair 8, 8', 8'', 8''', coupled with the output link. Each kinematic chain includes additional input 10, 10', 10'', 10''' and intermediate 11, 11', 11'', 11''' rotational kinematic pairs with axes located parallel to the axes of the input and intermediate rotational kinematic pairs , between the additional input and intermediate rotational kinematic pairs, a translational kinematic pair 12, 12', 12'', 12''' is installed, equipped with a spring to balance the output link under load, which improves the operational capabilities of the manipulation devices in space.

Claims

A spatial mechanism with six degrees of freedom, including a base made in the form of a circular guide, an output link, four connecting kinematic chains, each chain contains an input link made in the form of a drive carriage mounted on the base, an initial kinematic pair associated with the input link, and the final spherical kinematic pair associated with the output link, characterized in that in the four kinematic chains the initial kinematic pairs are made in the form of rotational kinematic pairs, and between the initial and final kinematic pairs there is an intermediate rotational kinematic pair, while the input link of each kinematic chain is located between initial and intermediate rotational kinematic pairs, where the initial rotational kinematic pair is located on the central axis and is coupled with a wheel by means of a rod, also each kinematic chain is equipped with an additional input and additional intermediate between the additional input and intermediate rotational kinematic pairs with axes located parallel to the axes of the input and intermediate rotational kinematic pairs, a translational kinematic pair equipped with a spring is installed.