RU2674370C1 - Device for spatial orientation of objects - Google Patents
Device for spatial orientation of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674370C1 RU2674370C1 RU2017140770A RU2017140770A RU2674370C1 RU 2674370 C1 RU2674370 C1 RU 2674370C1 RU 2017140770 A RU2017140770 A RU 2017140770A RU 2017140770 A RU2017140770 A RU 2017140770A RU 2674370 C1 RU2674370 C1 RU 2674370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- kinematic
- link
- disk
- rotational
- output link
- Prior art date
Links
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена.The invention relates to mechanisms used in the art to obtain a given movement of the output link.
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 стойке. 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 rack. 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 ротопод [Coulombe 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, стр. 877, Fig. 2], относящийся к механизмам параллельной структуры и включающий стойку, выполненную в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, включающих каждая каретку, установленную на круговой направляющей, и промежуточное звено, выполненное в виде стержня и соединенное посредством сферических кинематических пар с одного конца с кареткой, а с другого конца с выходным звеном. Движение выходного звена контролируется шестью приводами, которые приводят в движение каретки, выполняющие в механизме роль ведущих звеньев.Closest to the proposed device is a rotopod [Coulombe 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, p. 877, Fig. 2], related to the mechanisms of a parallel structure and including a stand made in the form of a closed circular guide, an output link, six kinematic chains, including each carriage mounted on a circular guide, and an intermediate link made in the form of a rod and connected by means of spherical kinematic pairs with one end with a carriage, and the other end with an output link. The movement of the output link is controlled by six drives that drive the carriage, performing the role of the leading links in the mechanism.
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 выходного звена могло бы контролироваться единственным ведущим звеном.The technical problem is to create such a mechanism of parallel structure in which the movement of the output link could be controlled by a single leading link.
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается устройство для пространственной ориентации объектов, включающее стойку в виде замкнутой круговой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, содержащих каждая каретку, установленную с возможностью перемещения по круговой направляющей, и промежуточное звено, причем кинематические пары, соединяющие промежуточные звенья с каретками и выходным звеном выполнены сферическими, при этом устройство снабжено центральным диском, выполненным в виде цилиндрического зубчатого колеса и связанным со стойкой посредством центральной вращательной кинематической пары, при этом каждая кинематическая цепь снабжена ведущим зубчатым колесом, выполненным за одно целое с ведущим диском, который соединен посредством гибкой связи с ведомым диском, на котором жестко установлен кривошип, образующий вращательную кинематическую пару с соответствующим камнем, входящим в поступательную кинематическую пару с начальным звеном, сопряженным с центральным диском вращательной кинематической парой, и жестко соединенным с соответствующей кареткой, при этом ведущее зубчатое колесо и ведомый диск образуют со стойкой вращательные кинематические пары с вертикальными осями. Кроме этого, в каждой кинематической цепи кривошип выполнен с отверстиями в части, выступающей за диаметр ведомого диска.The essence of the claimed device lies in the fact that it is proposed a device for the spatial orientation of objects, including a rack in the form of a closed circular guide, an output link, six kinematic chains containing each carriage mounted for movement along a circular guide, and an intermediate link, moreover, kinematic pairs, connecting the intermediate links with the carriages and the output link are made spherical, while the device is equipped with a central disk made in the form of a cylindrical gears and connected to the rack by means of a central rotary kinematic pair, each kinematic chain is equipped with a leading gear made integrally with a drive disk, which is connected via a flexible connection with a driven disk on which a crank is mounted rigidly forming a rotational kinematic pair with the corresponding stone entering into the translational kinematic pair with the initial link paired with the central disk by the rotational kinematic pair, and is rigidly connected with the corresponding carriage, while the driving gear and the driven disk form rotational kinematic pairs with vertical axes with a support. In addition, in each kinematic chain, the crank is made with holes in the part protruding beyond the diameter of the driven disk.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в том, что движение выходного звена контролируется единственным ведущим звеном, благодаря установке внутри круговой направляющей нового одноподвижного механизма с центральной вращательной кинематической парой, подвижные звенья которого жестко соединены с каретками, движущимися по круговой направляющей и на которые устанавливаются шесть промежуточных звеньев, ориентирующих выходное звено в пространстве.The technical result obtained by using the present invention is that the movement of the output link is controlled by a single driving link due to the installation of a new single-moving mechanism with a central rotational kinematic pair inside the circular guide, the movable links of which are rigidly connected to the carriages moving along the circular guide and on which are installed six intermediate links orienting the output link in space.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, гдеThe invention is illustrated in the drawing, where
на фиг. 1 изображено устройство для пространственной ориентации объектов,in FIG. 1 shows a device for spatial orientation of objects,
на фиг. 2 изображена пространственная кинематическая цепь параллельной структуры,in FIG. 2 shows a spatial kinematic chain of parallel structure,
на фиг. 3 изображен одноподвижный плоский механизм,in FIG. 3 shows a single-moving flat mechanism,
на фиг. 4 изображен ведомый диск с кривошипом.in FIG. 4 shows a driven disk with a crank.
Устройство состоит из стойки 1, выполненной в виде замкнутой круговой направляющей, центрального диска 2, выполненного в виде цилиндрического зубчатого колеса, ведущих дисков 3, жестко соединенных с зубчатыми цилиндрическими колесами 4, ведомых дисков 5, кривошипов 6, камней 7, начальных звеньев 8, жестко соединенных с каретками 9, промежуточных звеньев 10 и выходного звена 11.The device consists of a
Центральный диск 2 образует со стойкой 1 центральную вращательную кинематическую пару, а также зубчатое зацепление с цилиндрическими колесами 4. Ведущие диски 3, жестко установленные на колесах 4, соединены с ведомыми дисками 5 посредством гибкой связи, а со стойкой 1 посредством вращательных кинематических пар. Камни 7 образуют с кривошипами 6, жестко установленными на ведомых дисках 5, вращательные кинематические пары, а с начальными звеньями 8 - поступательные кинематические пары. При этом начальные звенья 8 образуют с центральным диском 2 вращательные кинематические пары. Каретки 9 входят со стойкой 1 во вращательные кинематические пары, а с промежуточным звеном 10 - в сферическую кинематическую пару. Оси вращательных пар 1-2, 1-3 (1-4), 1-5(1-6), 6-7, 2-8 и 1-9 направлены перпендикулярно плоскости движения кареток 9. Выходное звено 11 и промежуточные звенья 10 соединяются сферическими кинематическими парами.The central disk 2 forms with the rack 1 a central rotational kinematic pair, as well as gearing with the cylindrical wheels 4. The
Устройство, изображенное на фиг. 1, образуется путем соединения пространственной кинематической цепи параллельной структуры, изображенной на. фиг. 2, и плоского одноподвижного механизма, изображенного на фиг. 3, посредством установки промежуточных звеньев 10 на каретки 9 через сферические кинематические пары. Полученный таким образом пространственный механизм параллельной структуры приводится в движение поворотом центрального диска 2, который полностью контролирует движение выходного звена 11.The device shown in FIG. 1 is formed by connecting the spatial kinematic chain of a parallel structure depicted in. FIG. 2, and the planar single-moving mechanism shown in FIG. 3 by installing
С учетом того, что на кривошипах 6 выполнены отверстия с возможностью установки вращательных кинематических пар 6-7 на разном расстоянии от центра вращения ведомых дисков 5 (фиг. 4), появляется возможность получать разные перемещения кареток 9 для каждой кинематической цепи механизма, тем самым изменяя траекторию движения выходного звена 11.Given that the
Принцип работы механизма заключается в следующем. При вращении центрального диска 2, движение передается через зубчатые передачи 2-4 на колеса 4, которые приведут в движение ведущие диски 3 за счет того, что они выполнены с колесами 4 за одно целое. Далее через гибкие связи движение передается ведомым дискам 5, а соответственно и жестко соединенным с ними кривошипам 6, которые вращаясь, приведут в движение камни 7, которые перемещаясь вдоль начального звена 8, будут отклонять его, тем самым перемещая каретки 9 относительно стойки 1. При этом движение от кареток 9 передается на промежуточные звенья 10, которые приводят в движение выходное звено 11, ориентируя его на заданные углы и расстояния относительно стойки 1.The principle of the mechanism is as follows. When the central disk 2 rotates, the movement is transmitted through gears 2-4 to the wheels 4, which will drive the
Применение предлагаемого устройства целесообразно для задания пространственной ориентации и перемещения объектов, а также для выполнения цикличных операций, требующих движение по заданной траектории. Предлагаемый механизм может быть использован в качестве основания механизмов-тренажеров транспортных средств, а также для создания медицинского оборудования, например, применяться в конструкциях манипуляционных горизонтальных поверхностей для наклонов и перемещений пациентов или конечностей.The use of the proposed device is advisable for setting spatial orientation and moving objects, as well as for performing cyclic operations that require movement along a given path. The proposed mechanism can be used as the basis of the simulator mechanisms of vehicles, as well as to create medical equipment, for example, used in the construction of horizontal manipulation surfaces for tilting and moving patients or limbs.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140770A RU2674370C1 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Device for spatial orientation of objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140770A RU2674370C1 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Device for spatial orientation of objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674370C1 true RU2674370C1 (en) | 2018-12-07 |
Family
ID=64603637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017140770A RU2674370C1 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Device for spatial orientation of objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674370C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714147C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Orienting platform with six degrees of freedom |
RU2720270C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Folding mechanism with six degrees of freedom |
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 |
RU214144U1 (en) * | 2022-03-29 | 2022-10-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | FOLDING MECHANISM WITH PARALLEL STRUCTURE WITH CIRCULAR GUIDE |
Citations (3)
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 |
RU133044U1 (en) * | 2013-03-21 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
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 |
-
2017
- 2017-11-22 RU RU2017140770A patent/RU2674370C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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 |
RU133044U1 (en) * | 2013-03-21 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
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 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Coulombe 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, Fig. 2. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2714147C1 (en) * | 2019-07-02 | 2020-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Orienting platform with six degrees of freedom |
RU2720270C1 (en) * | 2019-10-04 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Folding mechanism with six degrees of freedom |
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 |
RU214144U1 (en) * | 2022-03-29 | 2022-10-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | FOLDING MECHANISM WITH PARALLEL STRUCTURE WITH CIRCULAR GUIDE |
RU2785706C1 (en) * | 2022-08-05 | 2022-12-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Four-movable flat manipulator of parallel structure |
RU218226U1 (en) * | 2022-11-07 | 2023-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | TWO-MODULE MANIPULATOR OF PARALLEL-SERIAL STRUCTURE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8424411B2 (en) | Parallel robot | |
RU2674370C1 (en) | Device for spatial orientation of objects | |
US4651589A (en) | Polyarticulated retractile mechanism | |
CN102248535A (en) | Branch three-leg five-DOF (degree of freedom) parallel mechanism containing double-compound drive | |
RU2400351C2 (en) | High-speed parallel-kinematics robot with four degrees of freedom | |
JP5403303B2 (en) | Parallel mechanism | |
US11203112B2 (en) | Three-degree-of-freedom parallel mechanism | |
CN108621130B (en) | Parallel mechanism with two motion modes of 2R1T and 2T1R | |
CN107223104A (en) | Multi-foot robot | |
CN109178137B (en) | Multi-foot robot based on Three Degree Of Freedom pedipulator | |
CN103203741B (en) | Three-degree-of-freedom parallel robot mechanism | |
CN108818502B (en) | Two-movement one-rotation parallel mechanism with spherical surface rotation freedom degree | |
CN106426111B (en) | The flat one turn of high-speed parallel manipulator of four branch of continuous rotary three | |
WO2012104785A1 (en) | Drive apparatus | |
RU169275U1 (en) | MANIPULATOR OF PARALLEL STRUCTURE WITH FIVE DEGREES OF MOBILITY | |
RU2714147C1 (en) | Orienting platform with six degrees of freedom | |
RU163897U1 (en) | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM | |
CN102579137B (en) | Parallel surgical manipulator capable of horizontally moving three-dimensionally and rotating one-dimensionally | |
CN205971578U (en) | Remote -controlled robot | |
KR101383878B1 (en) | Transmission mechanism of rotational motion in parallel robot manipulator | |
RU157044U1 (en) | SPATIAL MECHANISM | |
RU2674357C1 (en) | Spatial mechanism for micropositioning | |
RU2667236C1 (en) | Spatial mechanism with circular lever base | |
RU164142U1 (en) | BIONIC Caterpillar-like crawling robot | |
CN109848969B (en) | Decoupling three-rotational-freedom parallel mechanism for virtual-axis machine tool and robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201123 |