RU2667236C1 - Spatial mechanism with circular lever base - Google Patents
Spatial mechanism with circular lever base Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667236C1 RU2667236C1 RU2017136124A RU2017136124A RU2667236C1 RU 2667236 C1 RU2667236 C1 RU 2667236C1 RU 2017136124 A RU2017136124 A RU 2017136124A RU 2017136124 A RU2017136124 A RU 2017136124A RU 2667236 C1 RU2667236 C1 RU 2667236C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- connecting rods
- circular guide
- base
- link
- kinematic pairs
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/02—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides the movements of two or more independently-moving members being combined into a single movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/04—Guiding mechanisms, e.g. for straight-line guidance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения ведомого звена.The invention relates to mechanisms used in the art to obtain a given movement of the driven unit.
Известен дельта-робот [Clavel R. Device for the movement and positioning of an element in space, US Patent No. 4976582, Dec.11, 1990], имеющий пространственную параллельную структуру и состоящий из трех рычагов, прикрепленных с помощью шарниров к основанию. В параллельных цепях механизма используются параллелограммы, позволяющие сохранять пространственную ориентацию выходного звена. Недостатком такого устройства является невозможность воспринимать выходным звеном большие нагрузки ввиду исполнения параллельных цепей в виде параллелограммов, а также ограниченное число степеней свободы выходного звена, равное четырем (линейные смещения вдоль каждой из трех осей координат и поворот вокруг оси, перпендикулярной основанию).Known Delta Robot [Clavel R. Device for the movement and positioning of an element in space, US Patent No. 4976582, Dec.11, 1990], having a spatial parallel structure and consisting of three levers attached by hinges to the base. In parallel circuits of the mechanism, parallelograms are used, which allow preserving the spatial orientation of the output link. The disadvantage of this device is the inability to accept heavy loads due to the execution of parallel circuits in the form of parallelograms, as well as a limited number of degrees of freedom of the output link equal to four (linear displacements along each of the three coordinate axes and rotation around an axis perpendicular to the base).
Наиболее близким к предлагаемому устройству является пространственный платформенный механизм параллельной структуры, приведенный в [Соu-lombe J., Bonev I.A. A New Rotary Hexapod for Micropositioning. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) Karlsruhe, Germany. 2013, pp. 877-880]. Механизм включает в свой состав неподвижное звено (стойку), выполненное в виде двух круговых направляющих, на которых посредством шести кареток установлены шесть соединительных кинематических цепей, обеспечивающие три выхода на выходное звено - платформу. Все звенья механизма соединяются между собой только вращательными кинематическими парами пятого класса (р5), общее число которых равно 36 (р5=36). При этом число подвижных звеньев механизма равно 31 (n=31). Таким образом, общая подвижность механизма определяется по формуле Малышева А.П., какClosest to the proposed device is a spatial platform mechanism of parallel structure, given in [Cou-lombe J., Bonev IA A New Rotary Hexapod for Micropositioning. Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) Karlsruhe, Germany. 2013, pp. 877-880]. The mechanism includes a fixed link (rack) made in the form of two circular guides, on which six connecting kinematic chains are installed using six carriages, providing three exits to the output link - the platform. All links of the mechanism are interconnected only by rotational kinematic pairs of the fifth class (p 5 ), the total number of which is 36 (p 5 = 36). The number of movable links of the mechanism is 31 (n = 31). Thus, the general mobility of the mechanism is determined by the formula A. Malysheva, as
что гарантирует определенность движения выходного звена при задании движения каждому из шести ведущих звеньев, перемещающихся по круговым направляющим.which guarantees the certainty of the movement of the output link when setting the motion for each of the six leading links moving along circular guides.
Данный механизм принимается за прототип предлагаемого устройства. Недостаток прототипа заключается в невозможности полного контроля движений платформы при использовании менее шести приводов, в частности, одного привода.This mechanism is taken as a prototype of the proposed device. The disadvantage of the prototype is the inability to fully control the movements of the platform when using less than six drives, in particular, one drive.
Техническая проблема заключается в создании такого механизма параллельной структуры, в котором движение платформы могло бы контролироваться единственным ведущим звеном.The technical problem is to create such a mechanism of parallel structure in which the movement of the platform could be controlled by a single leading link.
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается пространственный механизм с круговым рычажным основанием, включающий стойку, выполненную в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть соединительных кинематических цепей, входящих с выходным звеном в три вращательные кинематические пары и шарнирно установленных на шести каретках на круговой направляющей, при этом внутри круговой направляющей установлен плоский рычажный механизм основания, включающий ведущее звено, образующее с круговой направляющей три вращательные кинематические пары, расположенные в центре и оппозитно по диаметру круговой направляющей, причем каретки шарнирно соединены с дополнительными шатунами, соединенными посредством коромысел с основными шатунами, соединенными в свою очередь с ведущим звеном, при этом все кинематические пары звеньев механизма основания выполнены с вертикальными осями, а основные и дополнительные шатуны со стороны соединения с коромыслами имеют ячеистые пазы, в которых установлены фиксаторы с разным диаметром поперечного сечения, фиксируемые штифтами. Фиксаторы могут быть выполнены цилиндрическими или коническими.The essence of the claimed device lies in the fact that it is proposed a spatial mechanism with a circular lever base, including a rack made in the form of a closed circular guide, an output link, six connecting kinematic chains included in the output link in three rotational kinematic pairs and pivotally mounted on six carriages on circular guide, while inside the circular guide is mounted a flat link lever mechanism of the base, including a driving link forming with a circular guide there are three rotational kinematic pairs located in the center and opposite in diameter to the circular guide, and the carriages are pivotally connected to additional connecting rods, connected by means of the rocker arms to the main connecting rods, which in turn are connected to the driving link, while all the kinematic pairs of the links of the base mechanism are made with vertical axes, and the main and additional connecting rods from the side of the connection with the rocker arms have cellular grooves in which the clamps are installed with different diameters of the cross section, Rui pins. The clamps can be made cylindrical or conical.
Технический результат заключается в установке внутри круговой направляющей нового одноподвижного механизма, звенья которого соединены с каретками, на которые устанавливаются шесть соединительных кинематических цепей, удерживающих выходное звено, обладающее полным комплексом относительных движений.The technical result consists in the installation of a new single-moving mechanism inside the circular guide, the links of which are connected to the carriages on which six connecting kinematic chains are installed, holding the output link, which has a full range of relative movements.
На фиг. 1 показан одноподвижный пространственный механизм с круговым рычажным основанием. На фиг. 2 показан одноподвижный плоский рычажный механизм основания с минимальными длинами шатунов. На фиг. 3 показан одноподвижный плоский рычажный механизм основания с максимальными длинами шатунов. На фиг. 4 показан принцип соединения коромысел с шатунами посредством цилиндрических фиксаторов. На фиг. 5 показана пространственная кинематическая цепь параллельной структуры.In FIG. 1 shows a one-motion spatial mechanism with a circular lever base. In FIG. 2 shows a single-movable flat lever linkage mechanism with minimum connecting rod lengths. In FIG. 3 shows a single-movable flat lever linkage mechanism with maximum connecting rod lengths. In FIG. 4 shows the principle of connecting the beam to the connecting rods by means of cylindrical clamps. In FIG. 5 shows the spatial kinematic chain of a parallel structure.
Пространственный механизм с круговым рычажным основанием состоит из стойки 1, ведущего звена 2, основных шатунов 3, коромысел 4, дополнительных шатунов 5, кареток 6, соединительных цепей, включающих звенья 7-14, и выходного звена 15 (платформы). Кинематические пары звеньев 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6 и 6-1 выполнены вращательными с вертикальными осями. Кинематические пары звеньев 7-8, 8-9, 9-10, 10-11, 10-15, 11-12, 12-13, 13-14, 14-3, 7-5 выполнены вращательными.The spatial mechanism with a circular lever base consists of a rack 1, a driving
Механизм, приведенный на фиг. 1, образуется путем объединения плоского подвижного основания, изображенного на фиг. 2 и 3, и пространственной кинематической цепи параллельной структуры, показанной на фиг. 5. Шатуны 3 и 5 механизма основания (фиг. 2 и 3) выполнены с одной стороны с ячеистыми пазами, позволяющими изменять положения шарниров 3-4 и 4-5. Такой конструктивный дизайн дает возможность изменять длины шатунов 3 и 5 в механизме, получая разные траектории движения выходного звена. На фиг. 2 механизм основания представлен с минимальными длинами шатунов, а на фиг. 3-е максимальными, когда шарниры 3-4 и 4-5 ориентированы в крайних ячейках. Изменение длин шатунов достигается применением фиксаторов 3/, которые устанавливаются в определенной ячейке каждого шатуна. Фиксатор может быть выполнен цилиндрическим или коническим. На фиг. 4 показано коромысло 4, образующее шарниры 3-4 и 4-5 с основным шатуном 3 и дополнительным шатуном 4. Цилиндрический фиксатор 3/ имеет две ступени с разными диаметрами сечения - больший в области контакта с шатуном (D) и меньший в области контакта с коромыслом (d), т.е. D>d. Длины обеих ступеней фиксатора и принимаются равными между собой, т.е. Глубина отверстия для цилиндрического фиксатора в коромысле 4 выполнена больше, чем длина фиксатора -для упора заплечиками в корпус звена 4 с целью исключения выпирания фиксатора 3/. Фиксатор 3/ становится единым со звеном 3 путем установки конического штифта 3//.The mechanism of FIG. 1 is formed by combining the planar movable base shown in FIG. 2 and 3, and the spatial kinematic chain of the parallel structure shown in FIG. 5. The connecting
Механизм основания включает 17 подвижных звеньев (n=17) и 25 вращательных кинематических пар (p5=25). По известной формуле подвижности Чебышева П.Л. число степеней свободы такого механизма определится по формулеThe base mechanism includes 17 moving links (n = 17) and 25 rotational kinematic pairs (p 5 = 25). According to the well-known formula of mobility P. Chebysheva the number of degrees of freedom of such a mechanism is determined by the formula
это гарантирует определенность движения всех звеньев этого механизма при задании движения ведущему звену 2. Оно соединяется с круговой направляющей 1 основания посредством трех вращательных кинематических пар - одной в центре и двух по диаметру основания. На обоих концах звена 2 установлены каретки 6, выполненные с ним за одно целое.this guarantees the certainty of the movement of all links of this mechanism when the motion is given to the leading
На каждую из кареток 6, движущихся по круговой направляющей 1, посредством вращательных пар устанавливается пространственная кинематическая цепь параллельной структуры, показанная на фиг. 5. Она включает 25 звеньев (n=25), соединенных в 30 вращательных кинематических пар (р5=30). Число степеней свободы такой кинематической цепи по формуле (1) определится, как W=0, что характеризует ее, как группу нулевой подвижности. При соединении этой группы с одноподвижным основанием (фиг. 2 и 3), получим пространственный механизм с одной степенью подвижности, где движение выходного звена 15 - платформы контролируется поворотом ведущего звена 2, поворачивающегося в плоскости основания. При этом выходное звено 15 имеет шесть степеней свободы, то есть оно может беспрепятственно смещаться и поворачиваться относительно всех трех осей декартовых координат. Движение выходного звена 15 оказывается полностью контролируемым поворотом ведущего звена 2.On each of the
Принцип работы механизма заключается в следующем. При повороте ведущего звена 2 на некоторый угол, движение передается через подвижные звенья основания 3, 4 и 5 кареткам 6 для их ориентации относительно круговой направляющей 1. При этом соединительные цепи звеньев 7-14, установленные на каретках 6 посредством вращательных шарниров, передают движение на платформу 15, ориентируя ее на заданные углы и расстояния относительно круговой направляющей 1. Для изменения траектории движения платформы 15, длины шатунов 3 и 5 могут быть изменены путем перемещения цилиндрических фиксаторов 3/ в другие ячейки и зафиксированы коническими штифтами 3//.The principle of the mechanism is as follows. When the leading
Применение такого механизма целесообразно для задания пространственной ориентации и перемещения объектов, а также для выполнения операций, требующих движение по заданной траектории. Предлагаемый механизм может быть использован в качестве основания для создания медицинского оборудования, например, применяться в конструкциях манипуляционных операционных столов для наклонов и перемещений пациентов в процессе хирургических процедур.The use of such a mechanism is advisable for setting spatial orientation and moving objects, as well as for performing operations that require movement along a given path. The proposed mechanism can be used as the basis for the creation of medical equipment, for example, used in the design of manipulation operating tables for tilting and moving patients in the process of surgical procedures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136124A RU2667236C1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Spatial mechanism with circular lever base |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017136124A RU2667236C1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Spatial mechanism with circular lever base |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2667236C1 true RU2667236C1 (en) | 2018-09-17 |
Family
ID=63580381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017136124A RU2667236C1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Spatial mechanism with circular lever base |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2667236C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206694U1 (en) * | 2021-05-20 | 2021-09-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)" | Spatial mechanism with six degrees of freedom |
RU207790U1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-11-16 | Юрий Витальевич Родионов | Spatial mechanism with six degrees of freedom |
RU2773552C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-06-06 | Юрий Витальевич Родионов | Parallel structure mechanism with six degrees of freedom |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4976582A (en) * | 1985-12-16 | 1990-12-11 | Sogeva S.A. | Device for the movement and positioning of an element in space |
US6532840B2 (en) * | 2000-12-19 | 2003-03-18 | General Electric Company | Methods for robotically inspecting gas turbine combustion components |
US8303238B2 (en) * | 2001-02-23 | 2012-11-06 | Willemin Machines S.A. | Kinematic device for supporting and programmably moving a terminal element in a machine or an instrument |
US20130183128A1 (en) * | 2006-08-16 | 2013-07-18 | Kmb Produktions Ag | Device for treating and/or handling articles |
RU160612U1 (en) * | 2015-10-21 | 2016-03-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
EA024239B1 (en) * | 2010-03-11 | 2016-08-31 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Positioning device and hot working apparatus comprising said positioning device |
-
2017
- 2017-10-11 RU RU2017136124A patent/RU2667236C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4976582A (en) * | 1985-12-16 | 1990-12-11 | Sogeva S.A. | Device for the movement and positioning of an element in space |
US6532840B2 (en) * | 2000-12-19 | 2003-03-18 | General Electric Company | Methods for robotically inspecting gas turbine combustion components |
US8303238B2 (en) * | 2001-02-23 | 2012-11-06 | Willemin Machines S.A. | Kinematic device for supporting and programmably moving a terminal element in a machine or an instrument |
US20130183128A1 (en) * | 2006-08-16 | 2013-07-18 | Kmb Produktions Ag | Device for treating and/or handling articles |
EA024239B1 (en) * | 2010-03-11 | 2016-08-31 | Сумитомо Метал Индастриз, Лтд. | Positioning device and hot working apparatus comprising said positioning device |
RU160612U1 (en) * | 2015-10-21 | 2016-03-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU206694U1 (en) * | 2021-05-20 | 2021-09-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)" | Spatial mechanism with six degrees of freedom |
RU207790U1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-11-16 | Юрий Витальевич Родионов | Spatial mechanism with six degrees of freedom |
RU2773552C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-06-06 | Юрий Витальевич Родионов | Parallel structure mechanism with six degrees of freedom |
RU2817276C1 (en) * | 2023-04-24 | 2024-04-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Five-movable spatial mechanism with drive redundancy |
RU227023U1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-07-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)" | Spatial mechanism with three degrees of freedom with a circular guide |
RU226640U1 (en) * | 2024-02-27 | 2024-06-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | SPACE MECHANISM WITH A CIRCULAR GUIDE WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
RU226921U1 (en) * | 2024-03-05 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2669243T3 (en) | Redundant parallel positioning table device | |
CN110573306B (en) | Multi-degree-of-freedom parallel mechanism | |
US20110154936A1 (en) | Parallel robot | |
RU2667236C1 (en) | Spatial mechanism with circular lever base | |
SE517356C2 (en) | Manipulator comprising at least three arms for moving a body in space | |
CN113543942B (en) | Parallel mechanism with kinematic redundant drive | |
CA2574788A1 (en) | Parallel robot comprising means for setting in motion a mobile element split in two separate subassemblies | |
JPWO2017090105A1 (en) | Parallel link device | |
RU2674370C1 (en) | Device for spatial orientation of objects | |
RU163897U1 (en) | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM | |
Selvakumar et al. | Experimental investigation on position analysis of 3–DOF parallel manipulators | |
CN104942795B (en) | One moves two rotation Three Degree Of Freedoms rotates mobile full decoupled parallel institution | |
CN109079761B (en) | Two-rotation one-movement parallel robot with closed-loop branched chain | |
RU157044U1 (en) | SPATIAL MECHANISM | |
RU179567U1 (en) | SPATIAL MECHANISM WITH A CIRCULAR GUIDE | |
RU2679260C1 (en) | Manipulator for submicron displacements | |
RU164091U1 (en) | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM | |
CN109848969B (en) | Decoupling three-rotational-freedom parallel mechanism for virtual-axis machine tool and robot | |
US20220401168A1 (en) | Slave Device and Control Method Therefor, and Eye Surgery Device and Control Method Therefor | |
RU2532751C2 (en) | Two-level handler with closed kinematic chain | |
Rashoyan et al. | Development of structural schemes of parallel structure manipulators using screw calculus | |
RU2674357C1 (en) | Spatial mechanism for micropositioning | |
CN116269788A (en) | Proximal end driving structure of flexible arm | |
RU2758392C1 (en) | Spatial g-robot | |
RU182801U1 (en) | MANIPULATOR WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201012 |