RU2412798C2 - Space mechanism - Google Patents
Space mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412798C2 RU2412798C2 RU2009118985/02A RU2009118985A RU2412798C2 RU 2412798 C2 RU2412798 C2 RU 2412798C2 RU 2009118985/02 A RU2009118985/02 A RU 2009118985/02A RU 2009118985 A RU2009118985 A RU 2009118985A RU 2412798 C2 RU2412798 C2 RU 2412798C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- link
- axes
- wheel
- drives
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы с кинематической развязкой поступательных и вращательных движений.The invention relates to mechanical engineering, in particular to robotics, and in particular to the spatial handling mechanisms of robots with six degrees of freedom with kinematic decoupling of translational and rotational movements.
Целью изобретения является повышение технической иThe aim of the invention is to increase the technical and
эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам на базе кинематической развязки поступательных и вращательных движений. При этом приводы поступательного движения должны обеспечивать поступательные перемещения выходного звена при постоянной его ориентации, а приводы вращательного движения должны обеспечивать ориентацию выходного звена при сохранении положения его центра.operational efficiency of manipulation devices in space along six coordinates based on the kinematic decoupling of translational and rotational movements. At the same time, the translational motion drives must ensure the translational movement of the output link with its constant orientation, and the rotational motion drives must provide the orientation of the output link while maintaining the position of its center.
Известно устройство (статья Mianovski К. Singularity analysis of parallel manipulator POLMAN 3×2 with six degrees of freedom / 12th IFToMM World Congress, Besancon (France), June 18-21, 2007 (Fig.2, a), включающее основание, выходное звено, три соединительные кинематические цепи, каждая из которых содержит установленные с параллельными осями привод вращательного движения и привод поступательного движения, входное звено, промежуточное звено и два шарнира, оси которых расположены с пересечением в одной точке выходного звена. Недостатком данного устройства является отсутствие кинематической развязки при ненулевых углах ориентации выходного звена, то есть постоянство углов ориентации выходного звена при его поступательных перемещениях сохраняется только, если эти углы ориентации равны нулю.A device is known (article by Mianovski K. Singularity analysis of parallel manipulator POLMAN 3 × 2 with six degrees of freedom / 12th IFToMM World Congress, Besancon (France), June 18-21, 2007 (Fig.2, a), including base, output link, three kinematic connecting chains, each of which contains a rotational drive and translational drive installed with parallel axes, an input link, an intermediate link and two hinges, the axes of which are located at the intersection at one point of the output link. The disadvantage of this device is the lack of kinematic isolation at non-zero x the orientation angles of the output link, that is, the constancy of the orientation angles of the output link during its translational movements is preserved only if these orientation angles are zero.
За прототип взято устройство - пространственный механизм (статья Yan Jin, I-Ming Chen, Guilin Yang Structure Synthesis and Singularity Analysis of a Parallel Manipulator Based on Selective Actuation. / Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics & Automation New Orleans, LA April 2004, Fig.4), включающее основание, выходное звено, три соединительные кинематические цепи, каждая из которых содержит установленные с параллельными осями привод вращательного движения и привод поступательного движения, входное звено, промежуточное звено и два шарнира, оси которых расположены с пересечением в одной точке выходного звена. Недостатком данного устройства является то, что в каждой кинематической цепи расположены поступательные кинематические пары, склонные к перекосам и заклиниваниям, более сложные в изготовлении, чем вращательные пары.The prototype is a device - a spatial mechanism (article by Yan Jin, I-Ming Chen, Guilin Yang Structure Synthesis and Singularity Analysis of a Parallel Manipulator Based on Selective Actuation. / Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics & Automation New Orleans, LA April 2004, Fig. 4), including a base, an output link, three kinematic connecting chains, each of which contains a rotary drive and a translational drive mounted with parallel axes, an input link, an intermediate link, and two hinges, the axes of which are intersected in one output link point. The disadvantage of this device is that in each kinematic chain there are translational kinematic pairs, prone to skews and jamming, more difficult to manufacture than rotational pairs.
Задача изобретения - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам на базе кинематической развязки поступательных и вращательных движений.The objective of the invention is to eliminate the noted drawbacks and increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space in six coordinates based on the kinematic decoupling of translational and rotational movements.
Задача решается тем, что в известном устройстве - пространственном механизме, включающем основание, выходное звено, три соединительные кинематические цепи, каждая из которых содержит установленные с параллельными осями привод вращательного движения и привод поступательного движения, входное звено, промежуточное звено и два шарнира, оси которых расположены с пересечением в одной точке выходного звена,The problem is solved in that in the known device — a spatial mechanism including a base, an output link, three connecting kinematic chains, each of which contains a rotary motion drive and a translational motion drive, an input link, an intermediate link and two hinges, the axes of which located with the intersection at one point of the output link,
новым является то, что каждая соединительная кинематическая цепь снабжена двумя последовательно установленными зубчатыми передачами с передаточным отношением, равным единице, расположенными в плоскостях, перпендикулярных осям соответствующих приводов, начальное колесо первой зубчатой передачи соединено с входным звеном соответствующей цепи, конечное колесо первой зубчатой передачи совмещено с начальным колесом второй зубчатой передачи, конечное колесо второй зубчатой передачи сопряжено с промежуточным звеном, ось которого параллельна осям приводов, причем оси всех шарниров пересекаются в одной точке.new is that each connecting kinematic chain is equipped with two sequentially mounted gears with a gear ratio equal to one located in planes perpendicular to the axes of the respective drives, the initial gear of the first gear is connected to the input link of the corresponding chain, the final gear of the first gear is combined with the initial wheel of the second gear, the final wheel of the second gear is associated with an intermediate link, the axis of which is parallel is integral to the axes of the drives, and the axes of all the hinges intersect at one point.
Описание устройства - пространственного механизма представлено на фиг.1.Description of the device - the spatial mechanism is presented in figure 1.
Устройство - пространственный механизм включает основание 1, выходное звено 2, три соединительные кинематические цепи, каждая из которых содержит установленные с параллельными осями привод вращательного движения 3 и привод поступательного движения 4, входное звено 5, промежуточное звено 6 и два шарнира 7, оси которых расположены с пересечением в одной точке С выходного звена 2, каждая соединительная кинематическая цепь снабжена двумя последовательно установленными зубчатыми передачами 8, 9, состоящими из трех зубчатых колес, расположенными в плоскостях, перпендикулярных осям соответствующих приводов 3 и 4. Начальное колесо 10 первой зубчатой передачи 8 соединено с входным звеном 5 соответствующей цепи, конечное колесо 11 первой зубчатой передачи 8 соединено с начальным колесом второй зубчатой передачи 9, конечное колесо 12 второй зубчатой передачи 9 соединено с промежуточным звеном 6, ось которого установлена параллельно с осями приводов 3, 4 и с пересечением в одной точке С осей всех шарниров 7.The device is a spatial mechanism includes a
Возможны два варианта сопряжения зубчатых передач. В первом варианте (фиг.1) конечное колесо 11 первой зубчатой передачи 8 жестко установлено на одном валу с начальным колесом второй зубчатой передачи 9. Во втором варианте (фиг.2) конечное колесо первой зубчатой передачи одновременно является начальным колесом второй зубчатой передачи.There are two options for pairing gears. In the first embodiment (FIG. 1), the
Устройство - пространственный механизм работает следующим образом. Относительно основания 1 выходное звено 2 перемещается по шести координатам посредством трех соединительных кинематических цепей, установленные с параллельными осями привод вращательного движения 3 и привод поступательного движения 4 передают движение на входное звено 5, через которое движение передается начальному колесу 10 первой зубчатой передачи 8, а затем конечному колесу 11 этой зубчатой передачи 8, совмещенному с начальным колесом второй зубчатой передачи 9, далее движение передается конечному колесу 12 второй зубчатой передачи 9 и через него промежуточному звену 6, затем через шарниры 7 движение передается выходному звену 2.The device is a spatial mechanism that works as follows. With respect to the
Кинематическая развязка осуществляется следующим образом. При действии привода вращательного движения 3 вращение передается на входное звено 5, через него вращение передается начальному колесу 10 первой зубчатой передачи 8, а затем конечному колесу 11 этой зубчатой передачи, совмещенному с начальным колесом второй зубчатой передачи 9, далее вращение передается конечному колесу 12 второй зубчатой передачи 9 и через него промежуточному звену 6, затем через шарниры 7 вращение передается выходному звену 2. Поскольку две последовательно установленные зубчатые передачи 8, 9 с передаточными отношениями, равными единице, расположены в плоскостях, перпендикулярных оси соответствующего привода 3, начальное колесо 10 первой зубчатой передачи 8 соединено с входным звеном 5 соответствующей цепи, конечное колесо 11 первой зубчатой передачи 8 совмещено с начальным колесом второй зубчатой передачи 9, конечное колесо 12 второй зубчатой передачи сопряжено с промежуточным звеном 6, ось которого установлена параллельно с осями приводов 3, 4, то вращение передается от привода 3 на промежуточное звено 6 с передаточным отношением, равным единице. Поскольку каждое промежуточное звено 6 установлено с пересечением в одной точке С осей всех шарниров 7, то при работе каждого вращательного привода 3 имеют место вращения в шарнирах 7 соответствующей кинематической цепи и осуществляется вращение выходного звена 2 вокруг точки С без изменения ее положения. При действии каждого привода поступательного движения 4 поступательное движение передается на входное звено 5, через него поступательное движение передается начальному колесу 10 первой зубчатой передачи 8, а затем конечному колесу 11 этой зубчатой передачи, совмещенному с начальным колесом второй зубчатой передачи 9, далее поступательное движение передается конечному колесу 12 второй зубчатой передачи и через нее промежуточному звену 6. Затем через шарниры 7, в которых в данном случае вращение отсутствует, поступательное движение передается выходному звену 2. Поскольку две последовательно установленные зубчатые передачи 8 и 9 расположены в плоскостях, перпендикулярных оси соответствующего привода 4, то при работе каждого поступательного привода 4 имеет место поступательное движение звена 6, колес 11, 12 данной кинематической цепи по направлению, перпендикулярному плоскостям зубчатых передач 8 и 9 данной цепи. В двух других кинематических цепях имеют место поступательные движения звена 6, колес 11, 12 в плоскостях соответствующих зубчатых передач 8 и 9. Это обусловливает поступательное движение выходного звена 2 при отсутствии его вращения и изменения углов его ориентации.Kinematic decoupling is as follows. Under the action of the
Одним из важных критериев является изоморфность, то есть постоянство передаточного отношения между перемещениями приводов поступательного движения и перемещениями выходного звена по соответствующей координате.One of the important criteria is isomorphism, that is, the constancy of the gear ratio between the movements of the translational drives and the movements of the output link along the corresponding coordinate.
Изоморфность, то есть постоянство передаточного отношения между перемещениями в приводах поступательного движения 4 и соответствующими перемещениями выходного звена 2, достигается тем, что оси приводов поступательного движения 4 каждой кинематической цепи установлены взаимно ортогонально друг другу. Поскольку зубчатые передачи 8 и 9 каждой кинематической цепи расположены в плоскостях, перпендикулярных осям соответствующих приводов 4, то при поступательном перемещении в каждом приводе 4 для данной кинематической цепи имеет место поступательное перемещение звена 6, колес 11, 12 в направлении, перпендикулярном плоскостям зубчатых передач 8 и 9 данной кинематической цепи. В двух других кинематических цепях имеют место поступательные движения звена 6, колес 11, 12 в плоскостях соответствующих зубчатых передач 8 и 9. Взаимная ортогональность приводов поступательного движения 4 трех кинематических цепей обусловливает поступательное движение выходного звена 2 только вдоль оси перемещения соответствующего привода поступательного движения 4 с постоянным передаточным отношением, равным единице.Isomorphism, that is, the constancy of the gear ratio between the movements in the translational motion drives 4 and the corresponding movements of the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009118985/02A RU2412798C2 (en) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | Space mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009118985/02A RU2412798C2 (en) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | Space mechanism |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009118985A RU2009118985A (en) | 2010-11-27 |
RU2412798C2 true RU2412798C2 (en) | 2011-02-27 |
Family
ID=44057237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009118985/02A RU2412798C2 (en) | 2009-05-19 | 2009-05-19 | Space mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2412798C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103770103A (en) * | 2014-01-21 | 2014-05-07 | 燕山大学 | Three-rotational-freedom space series-parallel connection mechanism |
CN103770105A (en) * | 2014-01-21 | 2014-05-07 | 燕山大学 | Spatial series-parallel connection mechanism with three moving parts and one rotating part |
CN104589319A (en) * | 2015-01-24 | 2015-05-06 | 江西省机械科学研究所 | Gear-driven three-dimensional translational manipulator |
RU170930U1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
-
2009
- 2009-05-19 RU RU2009118985/02A patent/RU2412798C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YAN JIN, I-MING CHEN, GUILIN YANG. Structure Synthesis and Singularity Analysis of a Parallel Manipulator Based on Selective Actuation. /Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics & Automation New Orlean, LA April 2004, Fig.4/. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103770103A (en) * | 2014-01-21 | 2014-05-07 | 燕山大学 | Three-rotational-freedom space series-parallel connection mechanism |
CN103770105A (en) * | 2014-01-21 | 2014-05-07 | 燕山大学 | Spatial series-parallel connection mechanism with three moving parts and one rotating part |
CN103770103B (en) * | 2014-01-21 | 2015-11-18 | 燕山大学 | Three-rotational-freedom space serial parallel mechanism |
CN103770105B (en) * | 2014-01-21 | 2016-05-04 | 燕山大学 | A kind of three move the space serial parallel mechanism of a rotation |
CN104589319A (en) * | 2015-01-24 | 2015-05-06 | 江西省机械科学研究所 | Gear-driven three-dimensional translational manipulator |
CN104589319B (en) * | 2015-01-24 | 2016-04-20 | 江西省机械科学研究所 | Gear drive three translation manipulator |
RU170930U1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009118985A (en) | 2010-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210369360A1 (en) | Mechanical manipulator for surgical instruments | |
US8814241B2 (en) | Robot hand | |
US20110241369A1 (en) | Robot hand | |
CN101698300B (en) | Large-working space parallel robot mechanism | |
RU2412798C2 (en) | Space mechanism | |
CN103203741B (en) | Three-degree-of-freedom parallel robot mechanism | |
KR102246778B1 (en) | Finger apparatus and robot hand having the finger apparatus | |
CN101648381A (en) | Multi-joint linked multi-finger dexterous hand | |
CN104875192A (en) | Three-dimensional-movement two-dimensional-rotation fully-isotropic hybrid robot mechanism | |
RU2403141C2 (en) | Spatial mechanism | |
CN113459154B (en) | Humanoid mechanical arm based on differential mechanism | |
CN103909526A (en) | Motion-pattern variable two-degree-of-freedom parallel mechanical wrist | |
RU2465124C1 (en) | 3d spherical mechanism with three degrees of freedom | |
CN109848969B (en) | Decoupling three-rotational-freedom parallel mechanism for virtual-axis machine tool and robot | |
RU2403140C2 (en) | Spatial mechanism | |
KR101444130B1 (en) | Shoulder complex mechanism of robot | |
CN102248410B (en) | Triple-rotation in-parallel operating platform | |
RU113193U1 (en) | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM | |
JPH10110893A (en) | Automatic assembly of three-dimensional structure | |
CN108942891B (en) | Parallel mechanism with five-dimensional motion | |
WO2015188843A1 (en) | A parallel kinematics robot with rotational degrees of freedom | |
JP4469957B2 (en) | Robot hand | |
Hervé | New translational parallel manipulators with extensible parallelogram | |
TWI270447B (en) | Multiple articular mechanical arms device | |
CN105835034A (en) | Three-degree-of-freedom industrial motion roll-over table |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140520 |