RU218226U1

RU218226U1 - Двухмодульный манипулятор параллельно-последовательной структуры

Info

Publication number: RU218226U1
Application number: RU2022128686U
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Фомин; Сергей Валерьевич Киселев
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-05-16

Abstract

Полезная модель относится к области робототехники и может быть использована в системах параллельно-последовательной структуры для получения заданного движения выходного звена. Манипулятор содержит складной нижний модуль, включающий стойку в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и платформу, между которыми установлено три кинематических цепи, каждая из которых включает установленную на круговой направляющей каретку с зубчатым колесом, U-образное промежуточное звено, сопряженное с соответствующей кареткой посредством вращательного шарнира и криволинейную штангу, сопряженную одним концом посредством вращательного шарнира с соответствующим промежуточным звеном, а другим концом посредством сферического шарнира - с платформой, при этом зубчатые колеса и криволинейные штанги сопряжены с соответствующими приводами. Также он снабжен установленным на платформе верхним модулем, выполненным в виде открытой кинематической цепи, состоящей из последовательно соединенных ведущего рычага, шатуна и выходного звена, снабженных отдельными приводами. Использование полезной модели позволяет расширить технологические возможности манипулятора. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к механическим системам параллельно-последовательной (гибридной) структуры, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена.

Известен поворотный гексапод с круговой направляющей (Coulombe J., Bonev LA. A new rotary hexapod for micropositioning. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Karlsruhe, Germany, 2013, pp.869-872, Figure 2), включающий неподвижное звено (стойку), выполненное в виде замкнутой круговой направляющей, и выходное звено, выполненное в виде платформы, соединенные между собой шестью кинематическими цепями, каждая из которых включает каретку и штангу. Каретка образует с круговой направляющей вращательный шарнир, а штанга входит в сферические шарниры с кареткой и платформой. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, расположенными на каретках, выполняющих функцию ведущих звеньев. При этом на круговой направляющей нарезаны зубья, а на валах приводов кареток жестко установлены аналоги зубчатых колес, которые выполнены в виде цилиндров, установленных между двумя круглыми пластинами, и сопряжены с круговой направляющей. Недостатком такого устройства является относительно небольшое рабочее пространство.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является складной механизм параллельной структуры с круговой направляющей (Заявка на полезную модель №2022108250 от 29.03.2022), включающий неподвижное звено (стойку), выполненное в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями, и выходное звено, выполненное в виде платформы, соединенные между собой тремя кинематическими цепями, каждая из которых включает каретку с зубчатым колесом, промежуточное звено и криволинейную штангу. Каретка образует с круговой направляющей и промежуточным звеном вращательные шарниры. При этом зубчатое колесо и круговая направляющая входят в зубчатое зацепление. Штанга образует с промежуточным звеном вращательный шарнир, а с платформой - сферический шарнир. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, установленными в каждой кинематической цепи на каретке и промежуточном звене. В этом механизме обеспечивается значительное вертикальное смещение платформы за счет трансформации его конструкции между трехмерной и двумерной конфигурациями. В последней платформа располагается сразу над круговой направляющей, а штанги занимают горизонтальные положения.

Данный механизм принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостаток прототипа заключается в отсутствии дополнительной цепи, которая позволила бы расширить рабочее пространство.

Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в усовершенствовании конструкции прототипа путем введения дополнительной цепи, которая обеспечит расширенное рабочее пространство.

Данная проблема решается тем, что в предлагаемом двухмодульном манипуляторе параллельно-последовательной структуры, содержащем складной нижний модуль, включающий стойку в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и платформу, между которыми установлено три кинематических цепи, каждая из которых включает установленную на круговой направляющей каретку с зубчатым колесом, U-образное промежуточное звено, сопряженное с соответствующей кареткой посредством вращательного шарнира, ось которого проходит через центр круговой направляющей, и криволинейную штангу, сопряженную одним концом посредством вращательного шарнира с соответствующим промежуточным звеном, а другим концом посредством сферического шарнира - с платформой, при этом зубчатые колеса и криволинейные штанги сопряжены с соответствующими приводами, согласно изобретению, он снабжен установленным на платформе верхним модулем, выполненным в виде открытой кинематической цепи, состоящей из последовательно соединенных ведущего рычага, шатуна и выходного звена, снабженных отдельными приводами.

Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в расширенных габаритах рабочего пространства за счет складной конструкции манипулятора, это способствует применению предлагаемого устройства во многих технологических процессах.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана конструкция манипулятора в сложенной и разложенной конфигурациях.

Двухмодульный манипулятор параллельно-последовательной структуры состоит из стойки 1, выполненной в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями, кареток 2, установленных на круговой направляющей 1. Внутри кареток 2 подвижно установлены зубчатые колеса 3. Промежуточные звенья 4 выполнены U-образными и сопряжены с каретками 2 посредством вращательных шарниров, оси которых проходят через центр круговой направляющей. Штанги 5 выполнены криволинейными и входят с промежуточными звеньями 4 во вращательные шарниры, а с платформой 6 в сферические шарниры. Данные звенья образуют нижний модуль манипулятора. На платформе 6 установлен верхний модуль, выполненный в виде открытой кинематической цепи, включающей последовательно соединенные ведущий рычаг 7, шатун 8 и выходное звено 9.

Приводными звеньями (звеньями, на которые устанавливаются привода), в нижнем модуле являются зубчатые колеса 3 и криволинейные штанги 5, в верхнем модуле являются ведущий рычаг 7, шатун 8 и выходное звено 9.

Принцип действия двухмодульного манипулятора параллельно-последовательной структуры заключается в следующем. В каждой кинематической цепи нижнего модуля движение может быть задано независимо каретке 2 через зубчатое колесо 3 или криволинейной штанге 5. При задании движения зубчатым колесам 3, каретки 2 смещаются вдоль круговой направляющей 1, при этом наклоняются промежуточные звенья 4. При задании движения криволинейным штангам 5, они перемещаются из горизонтального положения в вертикальное и обратно, смещая при этом платформу 6. Одновременно в открытой кинематической цепи верхнего модуля движение может быть задано независимо ведущему рычагу 7, шатуну 8 и выходному звену 9.

Предлагаемый манипулятор может быть применен в инженерных приложениях, требующих расширенные габариты рабочего пространства. Например, в процессах по перемещению различных объектов (погрузка, выгрузка, укладка, перемещение), обработке элементов деталей машин или сборке конструкций.

Также стоит отметить, что в разложенной конфигурации нижний модуль предлагаемого манипулятора при заблокированных приводах криволинейных штанг может обеспечивать сферическое движение. При этом включение приводов криволинейных штанг позволяет изменить радиус сферы, относительно которой смещается платформа.

Claims

Двухмодульный манипулятор параллельно-последовательной структуры, содержащий складной нижний модуль, включающий стойку в виде замкнутой круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и платформу, между которыми установлено три кинематических цепи, каждая из которых включает установленную на круговой направляющей каретку с зубчатым колесом, U-образное промежуточное звено, сопряженное с соответствующей кареткой посредством вращательного шарнира, ось которого проходит через центр круговой направляющей, и криволинейную штангу, сопряженную одним концом посредством вращательного шарнира с соответствующим промежуточным звеном, а другим концом посредством сферического шарнира - с платформой, при этом зубчатые колеса и криволинейные штанги сопряжены с соответствующими приводами, отличающийся тем, что он снабжен установленным на платформе верхним модулем, выполненным в виде открытой кинематической цепи, состоящей из последовательно соединенных ведущего рычага, шатуна и выходного звена, снабженных отдельными приводами.