RU2738035C2 - Кинематическая цепь для передачи механических крутящих моментов - Google Patents
Кинематическая цепь для передачи механических крутящих моментов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738035C2 RU2738035C2 RU2018138792A RU2018138792A RU2738035C2 RU 2738035 C2 RU2738035 C2 RU 2738035C2 RU 2018138792 A RU2018138792 A RU 2018138792A RU 2018138792 A RU2018138792 A RU 2018138792A RU 2738035 C2 RU2738035 C2 RU 2738035C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotation
- pulley
- kinematic chain
- connecting element
- axis
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 52
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 23
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 210000002435 tendon Anatomy 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
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
- A61H1/0255—Both knee and hip of a patient, e.g. in supine or sitting position, the feet being moved together in a plane substantially parallel to the body-symmetrical plane
- A61H1/0262—Walking movement; Appliances for aiding disabled persons to walk
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
- A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
-
- 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
- F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
- F16H7/04—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with ropes
-
- 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
- F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
- F16H7/06—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with chains
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
- A61H2201/12—Driving means
- A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
- A61H2201/1215—Rotary drive
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области машиностроения. Кинематическая цепь (100) содержит первый шкив (110) и второй шкив (120). Кинематическая цепь (100) содержит по меньшей мере один соединительный элемент (130), содержащий по меньшей мере один канал (131), содержащий по меньшей мере один вращающийся элемент (132), указанный или каждый соединительный элемент (130) также содержит по меньшей мере один элемент (135, 136) сопряжения, выполненный с возможностью соединения соединительного элемента (130) со смежным соединительным элементом (130) или со шкивом (110, 120) с образованием ограничения вращения вокруг оси z вращения. Кинематическая цепь (100) также содержит элемент (140) передачи, выполненный с возможностью развертывания вдоль определенного пути для передачи вращательного движения между первым шкивом (110) и вторым шкивом (120). При эксплуатации элемент (140) передачи выполнен с возможностью нахождения в неподвижном контакте с указанным или каждым вращающимся элементом (132) посредством ограничения трения качения с обеспечением возможности моделирования определенного пути в соответствии с заданной геометрией. Также заявлена система для передачи крутящего момента, содержащая две вышеописанные кинематические цепи. Обеспечивается расширение арсенала технических средств. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 17 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к области кинематических цепей.
В частности, изобретение относится к области передачи крутящих моментов между двумя вращающимися элементами, которые вращаются с осями вращения, имеющими любую относительную ориентацию.
Уровень техники
В области кинематической передачи движения одна из наиболее важных технических задач связана с передачей крутящего момента между вращающимися элементами, которые вращаются на расстоянии друг от друга и имеют оси вращения, не параллельные друг другу.
В этой ситуации по существу невозможно использовать ни традиционные ремни, требующие параллельных друг относительно друга осей вращения, ни шестеренки или ограничения вращения, которые требуют близкого расположения между вращающимися элементами.
Следовательно, для обеспечения такой передачи движения, обычно используют два типа решений.
Первое решение заключается в совместном использовании шкивов, расположенных последовательно вдоль пути между активным вращательным элементом и пассивным вращательным элементом. Движение передают посредством кабелей, обеспечивающих вращение шкивов вследствие трения качения в точках контакта. Таким образом работает, например, канатная дорога. Такая система имеет хорошую эффективность передачи движения и обеспечивает большой диапазон вращения, но является очень жесткой и не адаптируемой к системам, в которых требуется изменение вращающимися элементами ориентации своей собственной оси вращения для адаптации к различным применениям или различным этапам движения.
Второе решение заключается в использовании "троса Боудена", который позволяет передавать как поступательные движения, так и вращательные, и который особенно легко может быть адаптирован для любого пути передачи движения и при любом изменении направления осей вращения. По сравнению с последовательно расположенными шкивами, такое решение, напротив, не допускает большого диапазона вращения, поскольку внутренний кабель выполнен без возможности скольжения за определенные пределы относительно наружной оболочки. Кроме того, пугающее трение между кабелем и оболочкой снижает эффективность передачи движения по сравнению с предыдущим решением.
Следовательно, в известном уровне техники используют один или другой тип решения в зависимости от конкретной потребности, причем оба имеют значительные недостатки.
Например, в области робототехники была бы чрезвычайно полезной система передачи движения, характеризующаяся хорошей эффективностью передачи, хорошей адаптацией к не заданному пути передачи и к не заданной ориентации осей вращения.
В документе US 5447403 описан антропоморфный роботизированный манипулятор, выполненный с возможностью управления оператором в удаленном режиме. В частности, работа пальцев манипулятора обеспечивается посредством множества кабелей и шкивов, которые обеспечивают относительное вращение между фалангами в плоскости сгибания/разгибания, имитируя функцию анатомических сухожилий. Следовательно, в этой системе передача движения между консольными шкивами не является самоцелью, а направлена на изменение положения промежуточных элементов, т.е. фаланг. Кроме того, вращение шкивов, которое обеспечивает возможность передачи движения, происходит вокруг осей, параллельных друг другу и параллельных осям вращения консольных шкивов. Поэтому эта система не позволяет моделировать или закрепить путь, вдоль которого осуществляется передача крутящего момента.
Раскрытие сущности изобретения
Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в обеспечении кинематической цепи, которая обеспечивает возможность передачи вращательного движения между активным вращающимся элементом и пассивным вращающимся элементом, которые расположены на расстоянии друг от друга и имеют оси с любой относительной ориентацией.
Также задача настоящего изобретения заключается в обеспечении такой кинематической цепи, которая обеспечивает возможность передачи вращательного движения между активным вращающимся элементом и пассивным вращающимся элементом, которые имеют оси вращения с регулируемой ориентацией.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении такой кинематической цепи, которая обеспечивает возможность передачи вращательного движения через элемент передачи, путь которого не является прямым.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении такой кинематической цепи, которая обеспечивает возможность передачи вращательного движения главным образом посредством трения качения.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении такой кинематической цепочки, которая является модульной, универсальной и легковесной, для адаптации к различным применениям.
Эти и другие задачи достигнуты кинематической цепью, содержащей:
- первый шкив, выполненный с возможностью вращения вокруг оси x вращения;
- второй шкив, выполненный с возможностью вращения вокруг оси y вращения;
- по меньшей мере один соединительный элемент, содержащий по меньшей мере один канал, содержащий по меньшей мере один вращающийся элемент, причем указанный или каждый соединительный элемент также содержит по меньшей мере один элемент сопряжения, выполненный с возможностью соединения соединительного элемента со смежным соединительным элементом или со шкивом с образованием ограничения вращения вокруг оси z вращения;
- элемент передачи, выполненный с возможностью развертывания вдоль определенного пути для передачи вращательного движения между первым шкивом и вторым шкивом;
отличающийся тем, что он выполнен с возможностью прохождения между регулирующей конфигурацией, в которой указанный или каждый соединительный элемент выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси z вращения для регулирования своего собственного углового положения относительно смежного соединительного элемента или шкива, и конфигурацией передачи, в которой при вращении первого шкива вокруг его оси x вращения обеспечено пропорциональное вращение второго шкива вокруг его оси у вращения,
и тем, что в конфигурации передачи указанный или каждый соединительный элемент выполнен без возможности вращения вокруг своей оси z вращения.
Предпочтительно в указанной конфигурации передачи элемент передачи выполнен с возможностью нахождения в неподвижном контакте с указанным или каждым вращающимся элементом посредством трения качения для обеспечения возможности моделирования определенного пути в соответствии с заданной геометрией.
В частности, каждая ось z вращения может быть соответствующим образом ориентирована таким образом, чтобы обеспечивать желаемую относительную ориентацию между осью x вращения и осью у вращения.
Настоящее изобретение также обеспечивает передачу механического крутящего момента между двумя шкивами, имеющими любую относительную ориентацию, посредством пути, имеющего заданную геометрию, и с высокой эффективностью, благодаря передаче движения главным образом посредством трения качения.
Предпочтительно положение шкивов может быть слегка смещено для обеспечения предварительного нагружения элемента передачи и его поддержания в постоянном напряжении.
В частности, указанный или каждый соединительный элемент содержит первый элемент сопряжения и второй элемент сопряжения, причем указанный элемент сопряжения содержит в альтернативных вариантах:
- первый выступ;
- первый выступ и второй выступ;
- первый выступ, второй выступ и третий выступ;
- сочетание вышеуказанного;
причем указанные выступы выполнены с возможностью создания ограничений шарнира между соединительным элементом и смежным соединительным элементом или между соединительным элементом и шкивом.
В частности, оси z вращения двух элементов сопряжения не могут быть параллельны друг другу, т.е. находятся под углом или не находятся в одной плоскости для обеспечения большей свободы в геометрии пути, по которому проходит кинематическая цепь.
Предпочтительно элемент передачи представляет собой кабель с круглым поперечным сечением. Кабель может быть либо сплошного сечения (например, нейлоновый провод), либо многожильным (например, совокупность многих кабелей из стали, нейлона и/или в целом каждого типа волокна). Таким образом, обеспечивается хорошая гибкость элемента передачи даже при обеспечении достаточной прочности на растяжение.
В альтернативных вариантах реализации элемент передачи представляет собой плоский ремень или зубчатый ремень.
Зубчатый ремень работает во взаимодействии с входным и выходным шкивами, а плоский ремень работает посредством трения с впускным и выпускным шкивами. По сравнению с кабелем пояс намного прочнее и не проявляет относительного скольжения волокон внутри многожильного кабеля, вызванного тягой.
Предпочтительно канал содержит 3 вращающихся элемента для любой относительной ориентации между двумя смежными соединительными элементами, поддерживающими кабель в постоянном сцеплении с вращающимся элементами.
В частности, указанный или каждый соединительный элемент содержит два канала. Таким образом, элемент передачи выполнен с возможностью скольжения в одном и другом направлении, способствуя передаче крутящего момента при превышении угловыми отклонениями окружности приводного шкива.
Предпочтительно для блокирования относительного положения между двумя смежными соединительными элементами или между соединительным элементом и шкивом предусмотрены блокировочные средства.
В частности, блокировочное средство приводят в действие посредством привода. Такой привод может, например, быть расположен на вращательном соединении между двумя смежными соединительными элементами.
Предпочтительно блокировочное средство содержит соединительные стержни и/или распорки, расположенные с обеспечением предотвращения изменения расстояния между двумя каналами двух смежных соединительных элементов или между соединительным элементом и шкивом.
Согласно другому аспекту изобретения, система содержит по меньшей мере две кинематические цепи в соответствии с настоящим изобретением, в которых первый шкив первой кинематической цепи расположен во вращательном соединении по меньшей мере с одним вторым шкивом второй кинематической цепи.
Таким образом, обеспечивается возможность образования кинематической цепи, которая представляет собой сумму большего количества цепей, расположенных последовательно и/или параллельно друг другу, выполненных с обеспечением передачи вращательного движения от шкива к шкиву и от цепи к цепи.
Краткое описание чертежей
Дальнейшие характеристики и/или преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны из следующего иллюстративного, но не ограничивающего, описания приведенного в качестве примера варианта его реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг. 1А и 1В с разных сторон изображен первый вариант реализации кинематической цепи в соответствии с настоящим изобретением, в котором элемент передачи представляет собой кабель;
На фиг. 2А и 2В с разных сторон изображен второй вариант реализации кинематической цепи в соответствии с настоящим изобретением, в котором элемент передачи представляет собой ремень;
На фиг. 3А и 3В с разных сторон изображен первый вариант реализации соединительного элемента;
На фиг. 4А и 4В с разных сторон изображен второй вариант реализации соединительного элемента;
На фиг. 5А, 5В и 5С изображены три варианта реализации элемента сопряжения соединительного элемента;
На фиг. 6А и 6В изображены два варианта реализации соединительного элемента;
На фиг. 7А и 7В изображены варианты реализации по фиг. 6А и 6В, дополнительно содержащие вращающиеся элементы;
На фиг. 8А и 8В изображен возможный вариант реализации блокировочного средства.
Осуществление изобретения
Со ссылкой на фиг. 1А, 1В, 2А и 2В кинематическая цепь 100 в соответствии с настоящим изобретением содержит первый шкив 110, выполненный с возможностью вращения вокруг оси x вращения, и второй шкив 120, выполненный с возможностью вращения вокруг оси у вращения.
Цепь 100 также содержит множество соединительных элементов 130 и элемент 140 передачи, выполненный с возможностью передачи вращательного движения между первым шкивом 110 и вторым шкивом 120.
Со ссылкой на фиг. 3А и 3В, соединительный элемент 130 содержит два канала 131, каждый из которых содержит вращающийся элемент 132. В частности, при эксплуатации элемент 140 передачи приспособлен для нахождения в неподвижном контакте с вращающимися элементами 132 посредством ограничения трения качения для того, чтобы максимально эффективно передавать вращательное движение.
Кроме того, со ссылкой на фиг. 3А вращающиеся элементы 132 имеют 3 степени свободы относительно элемента 135 и 136 сопряжения соединительного элемента 130. В частности, вращающийся элемент 132, помимо вращения вокруг своей оси u, также выполнен с возможностью вращения вокруг осей ν и w. Это обеспечивает возможность свободного перемещения вращающегося элемента 132 и, следовательно, канала 131 для обеспечения возможности прохождения элемента 140 передачи по определенному пути в соответствии с заданной геометрией без его выведения из контакта с вращающимся элементом 132.
Более конкретно, каждый соединительный элемент 130 содержит два элемента 135 и 136 сопряжения, выполненных с возможностью соединения соседних соединительных элементов 130 друг с другом посредством ограничений вращения, имеющих ось z вращения, которая не обязательно параллельна с указанной осью x вращения или с указанной осью у вращения, В частности, в этом варианте реализации оси z ортогональны осям x и у.
Таким образом, обеспечивается возможность передачи вращательного движения между двумя вращающимися элементами с осями вращения, имеющими любую относительную ориентацию, и по траектории, которая легко адаптируется к различным обременительными требованиям.
Такое решение является особенно преимущественным в области робототехники и, в частности, в применении к носимым экзоскелетам, для которых передача моментов посредством легкого средства передачи, не громоздкого и адаптируемого к сложным траекториям, является первостепенной.
Кроме того, в этом приведенном в качестве примера варианте реализации предусмотрен паз 125 предварительной нагрузки для перемещения шкива 120 для обеспечения предварительной нагрузки элемента передачи и постоянного поддержания его в напряжении.
В частности, на фиг. 1А и 1В изображен первый приведенный в качестве примера вариант реализации кинематической цепи 100, в которой элемент 140 передачи содержит кабель с круглым поперечным сечением. Такое решение обеспечивает большую возможность адаптации траектории элемента 140 передачи, так как он выполнен с возможностью сгибания и закручивания.
Альтернативно, на фиг. 2А и 2В показан второй приведенный в качестве примера вариант реализации, в котором элемент 140 передачи содержит плоской или зубчатый ремень, который имеет большую прочность на растяжение, чем кабель, но обеспечивает меньшую свободу движения кинематической цепи. В этом случае вариант реализации соединительного элемента 130, показанный на фиг. 3А и 3В, является особенно эффективным, так как ремень, имеющий прямоугольное поперечное сечение, является особенно приспособленным к форме вращающегося элемента 132.
Альтернативно, на фиг. 4А и 4В изображен вариант реализации соединительного элемента 130, который особенно подходит для использования кабеля с круглым поперечным сечением в качестве элемента 140 передачи. В этом приведенном в качестве примера варианте реализации предусмотрено по существу 3 вращающихся элемента 132, расположенных под углом 120°, для образования канала 131 между ними, ограничивающего прохождение кабеля 140. Эта конкретная конфигурация обеспечивает значительную свободу движения кабеля 140 относительно соединительного элемента 130, оставаясь при этом в контакте со всеми тремя вращающимися элементами 132. Это позволяет варьировать геометрию пути прохождения кабеля 140, что обеспечивает большую адаптивность кинематической цепи 100.
На фиг. 5А, 5В и 5С изображены три приведенных в качестве примера варианта реализации элементов 135 и 136 сопряжения соединительных элементов 130.
В частности, вариант осуществления на фиг. 5А предусматривает, что элемент 136 сопряжения имеет выступ 136', а элемент 135 сопряжения имеет выступы 135' и 135''. Таким образом, соединение соединительных элементов 130 происходит по траектории, находящейся в плоскости, ортогональной осям z вращения.
Приведенный в качестве примера вариант реализации, показанный на фиг. 5В, предусматривает, что оба элемента 135 и 136 сопряжения имеют два выступа 135', 135'' и 136', 136'', соответственно. Таким образом, соединение соединительных элементов 130 происходит в шахматном порядке, образуя трехмерную кривую, которая может быть адаптирована к желаемому профилю, например, винтовому или спиральному. Такая конфигурация полезна в случае, если, например, цепь 100 должна следовать траектории вокруг роботизированной или человеческой конечности.
В заключение, приведенный в качестве примера вариант реализации, показанный на фиг. 5С, на одной стороне имеет 2 выступа 136' и 136'', а с другой стороны - 3 выступа 135', 135'' и 135''', что в зависимости от необходимости обеспечивает возможность использования конфигураций вариантов реализации, показанных на фиг. 5А и 5В.
На фигурах 6А и 6В изображены два дополнительных приведенных в качестве примера варианта реализации элемента 135 и 136 сопряжения соединительных элементов 130, в которых оси z вращения, соответственно, расположены под углом и не находятся на одной плоскости, в отличие от параллельного расположения, как показано на фиг. 5А, 5В и 5С. Это позволяет дополнительно изменять геометрию кинематической цепи 100 по желанию.
На фиг. 7А и 7В показаны варианты реализации по фиг. 6А и 6В, дополнительно содержащие вращающиеся элементы 132.
Благодаря модульности и универсальности соединительных элементов 130, следовательно, настоящее изобретение обеспечивает кинематическую цепь, выполненную с возможностью передачи крутящего момента таким образом, чтобы обеспечивать высокую возможность адаптации к самым различным условиям затруднений, массы, препятствий и геометрии опоры.
На фиг. 8А и 8В изображен возможный приведенный в качестве примера вариант реализации блокировочного средства 150. В частности, в этом варианте реализации соединительные элементы 130 содержат соединительные стержни и/или распорки 150, доступные до определенной длины вручную или посредством приведения в действие. Такие соединительные стержни и/или распорки приспособлены для удержания этого расстояния неизменным таким образом, чтобы исключать возможность вращения соединительных элементов 130 относительно друг друга в конфигурации передачи и обеспечивать их нахождение в траектории, установленной в регулировочной конфигурации.
Альтернативно, блокировочное средство 150 может содержать болты, выполненные с возможностью блокирования относительного положения между выступами первого соединительного элемента 130 и выступами смежного элемента 130 посредством трения.
Следующее описание некоторых приведенных в качестве примера конкретных вариантов реализации полностью раскрывает настоящее изобретение с принципиальной точки зрения, так что другие специалисты на основе известного уровня техники могут модифицировать и/или адаптировать указанные конкретные приведенные в качестве примера варианты реализации для различных применений без дополнительных исследований и без отклонения от настоящего изобретения и, соответственно, предполагается, что такие адаптации и модификации следует считать эквивалентными конкретным вариантам реализации. Средства и материалы для реализации различных функций, описанных в настоящем документе, могут иметь другую сущность без отклонения от объема изобретения из-за этого. Следует понимать, что формулировка или терминология, используемая в настоящем документе, предназначена для описания, а не ограничения.
Claims (21)
1. Кинематическая цепь (100), содержащая:
- первый шкив (110), выполненный с возможностью вращения вокруг оси x вращения;
- второй шкив (120), выполненный с возможностью вращения вокруг оси y вращения;
- по меньшей мере один соединительный элемент (130), содержащий по меньшей мере один канал (131), содержащий по меньшей мере один вращающийся элемент (132), имеющий ось u вращения, указанный или каждый соединительный элемент (130) дополнительно содержит по меньшей мере один элемент (135, 136) сопряжения, выполненный с возможностью соединения указанного или каждого соединительного элемента (130) со смежным соединительным элементом (130) или со шкивом (110, 120) с образованием ограничения вращения вокруг оси z вращения;
- элемент (140) передачи, выполненный с возможностью развертывания вдоль определенного пути для передачи вращательного движения между указанным первым шкивом (110) и указанным вторым шкивом (120), причем указанный элемент (140) передачи выполнен с возможностью прохождения через указанный или каждый канал (131), обуславливая вращение указанного или каждого вращающегося элемента (132) вокруг указанной оси u вращения;
отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью прохождения между регулировочной конфигурацией, в которой указанный или каждый соединительный элемент (130) выполнен с возможностью вращения вокруг указанной оси z вращения для регулирования своего собственного углового положения относительно смежного соединительного элемента (130) или шкива (110, 120), и конфигурации передачи, в которой при вращении указанного первого шкива (110) вокруг указанной оси x вращения обеспечено пропорциональное вращение указанного второго шкива (120) вокруг указанной оси y вращения, и тем, что в указанной конфигурации передачи указанный или каждый соединительный элемент (130) выполнен без возможности вращения вокруг указанной оси z вращения.
2. Кинематическая цепь (100) по п. 1, в которой указанная ось u вращения выполнена с возможностью вращения относительно указанной оси z вращения с обеспечением возможности моделирования указанного определенного пути в соответствии с заданной геометрией.
3. Кинематическая цепь (100) по п. 1, в которой указанный или каждый соединительный элемент (130) содержит первый элемент (135) сопряжения и второй элемент (136) сопряжения, причем указанный первый и указанный второй элементы (135, 136) сопряжения содержат:
- первый выступ (135', 136'); или
- первый выступ (135', 136') и второй выступ (135'', 136''); или
- первый выступ (135', 136'), второй выступ (135'', 136'') и третий выступ (135''', 136'''); или
- сочетание вышеуказанного;
причем указанные выступы выполнены с возможностью создания ограничений шарнира между указанным соединительным элементом (130) и смежным соединительным элементом (130) или между указанным соединительным элементом (130) и шкивом (110, 120).
4. Кинематическая цепь (100) по п. 1, в которой указанный элемент (140) передачи представляет собой кабель с круглым поперечным сечением.
5. Кинематическая цепь (100) по п. 1, в которой указанный элемент (140) передачи представляет собой плоский ремень или зубчатый ремень.
6. Кинематическая цепь (100) по п. 3, в которой указанный канал (131) содержит 3 вращающихся элемента (132), выполненных с обеспечением возможности любой относительной ориентации между двумя смежными соединительными элементами (130), поддерживающими указанный кабель (140) в постоянном контакте с указанными вращающимися элементами (132).
7. Кинематическая цепь (100) по п. 1, в которой указанный или каждый соединительный элемент (130) содержит два канала (131).
8. Кинематическая цепь (100) по п. 1, в которой предусмотрены блокировочные средства (150), предназначенные для блокировки относительного положения между двумя смежными соединительными элементами (130) или между соединительным элементом (130) и шкивом (110, 120).
9. Кинематическая цепь (100) по п. 7, в которой указанное блокировочное средство (150) приводят в действие посредством привода.
10. Кинематическая цепь (100) по п. 7, в которой указанное блокировочное средство (150) содержит соединительные стержни и/или распорки, выполненные с обеспечением предотвращения изменения расстояния между двумя каналами (131) двух смежных соединительных элементов (130) или между соединительным элементом (130) и шкивом (110, 120).
11. Система для передачи крутящего момента, содержащая по меньшей мере две кинематические цепи (100) по п. 1, в которой первый шкив (110) первой кинематической цепи (100) находится во вращательном соединении по меньшей мере с одним вторым шкивом (120) второй кинематической цепи (100).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102016000061190 | 2016-06-14 | ||
| ITUA2016A004364A ITUA20164364A1 (it) | 2016-06-14 | 2016-06-14 | Catena cinematica per la trasmissione di coppie meccaniche |
| PCT/IB2017/053149 WO2017216663A1 (en) | 2016-06-14 | 2017-05-29 | Kinematic chain for transmission of mechanical torques |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018138792A RU2018138792A (ru) | 2020-07-14 |
| RU2018138792A3 RU2018138792A3 (ru) | 2020-07-31 |
| RU2738035C2 true RU2738035C2 (ru) | 2020-12-07 |
Family
ID=57184672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018138792A RU2738035C2 (ru) | 2016-06-14 | 2017-05-29 | Кинематическая цепь для передачи механических крутящих моментов |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10821601B2 (ru) |
| EP (1) | EP3469230B1 (ru) |
| CN (1) | CN109154365B (ru) |
| BR (1) | BR112018075989A2 (ru) |
| CA (1) | CA3023172A1 (ru) |
| IT (1) | ITUA20164364A1 (ru) |
| MX (1) | MX2018015287A (ru) |
| RU (1) | RU2738035C2 (ru) |
| WO (1) | WO2017216663A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE542072C2 (en) * | 2017-06-19 | 2020-02-18 | Tendo Ab | A device for pivoting a body member around a joint |
| IT201800009208A1 (it) * | 2018-10-05 | 2020-04-05 | Scuola Superiore Di Studi Univ E Di Perfezionamento Sant'anna | Esoscheletro per l’assistenza di giunti poliarticolari |
| WO2020105504A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 株式会社メルティンＭｍｉ | ロボットハンド装置 |
| IT201900010026A1 (it) * | 2019-06-26 | 2020-12-26 | Scuola Superiore Di Studi Univ E Di Perfezionamento Santanna | Apparato in grado di attuare un giunto distale e di trasferire le reazioni vincolari in un esoscheletro di spalla sotto-attuato |
| IT201900015159A1 (it) * | 2019-08-28 | 2021-02-28 | Inail Istituto Naz Per L’Assicurazione Contro Gli Infortuni Sul Lavoro | Elementi vertebrali modulari per esoscheletri flessibili |
| IT202100001652A1 (it) * | 2021-01-27 | 2022-07-27 | Wearable Robotics S R L | Rinvio meccanico per dispositivi robotici |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4865376A (en) * | 1987-09-25 | 1989-09-12 | Leaver Scott O | Mechanical fingers for dexterity and grasping |
| US5570920A (en) * | 1994-02-16 | 1996-11-05 | Northeastern University | Robot arm end effector |
| RU2158791C1 (ru) * | 2000-03-30 | 2000-11-10 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Приводной механизм |
| JP2005349489A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Sharp Corp | 多自由度多指ハンド |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1394029A (fr) * | 1963-11-15 | 1965-04-02 | Commissariat Energie Atomique | Télémanipulateur maître-esclave à bras articulés |
| US3976206A (en) * | 1975-07-16 | 1976-08-24 | Flatau Carl R | Articulated master slave manipulator |
| US4698572A (en) * | 1986-04-04 | 1987-10-06 | Westinghouse Electric Corp. | Kinematic parameter identification for robotic manipulators |
| US5062673A (en) * | 1988-12-28 | 1991-11-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Articulated hand |
| SU1753124A1 (ru) * | 1989-12-20 | 1992-08-07 | В.Л.Заикин и Е.В.Заикин | Канатоведущее устройство |
| US5447403A (en) * | 1990-01-05 | 1995-09-05 | Engler, Jr.; Charles D. | Dexterous programmable robot and control system |
| JP2006123149A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Sharp Corp | 関節駆動機構およびロボットハンド |
| ES2496615T3 (es) * | 2007-05-01 | 2014-09-19 | Queen's University At Kingston | Exoesqueleto robótico para movimiento de un miembro |
| US8004228B2 (en) * | 2007-05-10 | 2011-08-23 | Somes Steven D | Robotic manipulator using rotary drives |
| JP5326223B2 (ja) * | 2007-05-14 | 2013-10-30 | 沖電気工業株式会社 | リハビリテーション教育用ロボット |
| NL2001847C2 (nl) * | 2008-07-23 | 2010-01-26 | Univ Delft Tech | Robothand. |
| AU2010200035A1 (en) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Artisans of Florence PTY LTD | Reciprocating Mechanism |
| KR20120041477A (ko) * | 2010-10-21 | 2012-05-02 | 학교법인 두원학원 | 자동차 엔진용 보기류의 동력전달장치 |
| ITPI20120070A1 (it) * | 2012-06-11 | 2013-12-12 | Scuola Superiore S Anna | Metodo e dispositivo di attuazione di meccanismi pluriarticolati che interagiscono fisicamente con l¿uomo |
| CN202878318U (zh) * | 2012-09-11 | 2013-04-17 | 浙江理工大学 | 一种水下牵引滑轮式拟人机械手 |
| US9669551B1 (en) * | 2013-04-30 | 2017-06-06 | Sandia Corporation | Robotic hand and fingers |
| CA2914820A1 (en) * | 2013-05-20 | 2014-11-27 | Medrobotics Corporation | Articulating surgical instruments and method of deploying the same |
| KR102237597B1 (ko) * | 2014-02-18 | 2021-04-07 | 삼성전자주식회사 | 수술 로봇용 마스터 장치 및 그 제어 방법 |
-
2016
- 2016-06-14 IT ITUA2016A004364A patent/ITUA20164364A1/it unknown
-
2017
- 2017-05-29 WO PCT/IB2017/053149 patent/WO2017216663A1/en unknown
- 2017-05-29 RU RU2018138792A patent/RU2738035C2/ru active
- 2017-05-29 MX MX2018015287A patent/MX2018015287A/es unknown
- 2017-05-29 CA CA3023172A patent/CA3023172A1/en not_active Abandoned
- 2017-05-29 EP EP17740087.6A patent/EP3469230B1/en active Active
- 2017-05-29 CN CN201780031139.4A patent/CN109154365B/zh active Active
- 2017-05-29 BR BR112018075989-9A patent/BR112018075989A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2017-05-29 US US16/308,680 patent/US10821601B2/en active Active
-
2020
- 2020-11-02 US US17/087,210 patent/US11433533B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4865376A (en) * | 1987-09-25 | 1989-09-12 | Leaver Scott O | Mechanical fingers for dexterity and grasping |
| US5570920A (en) * | 1994-02-16 | 1996-11-05 | Northeastern University | Robot arm end effector |
| RU2158791C1 (ru) * | 2000-03-30 | 2000-11-10 | Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна | Приводной механизм |
| JP2005349489A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Sharp Corp | 多自由度多指ハンド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017216663A1 (en) | 2017-12-21 |
| ITUA20164364A1 (it) | 2017-12-14 |
| RU2018138792A (ru) | 2020-07-14 |
| RU2018138792A3 (ru) | 2020-07-31 |
| CN109154365A (zh) | 2019-01-04 |
| US20210046641A1 (en) | 2021-02-18 |
| BR112018075989A2 (pt) | 2019-04-02 |
| US10821601B2 (en) | 2020-11-03 |
| EP3469230B1 (en) | 2023-09-20 |
| MX2018015287A (es) | 2019-08-16 |
| US11433533B2 (en) | 2022-09-06 |
| CA3023172A1 (en) | 2017-12-21 |
| EP3469230A1 (en) | 2019-04-17 |
| US20190202051A1 (en) | 2019-07-04 |
| CN109154365B (zh) | 2022-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2738035C2 (ru) | Кинематическая цепь для передачи механических крутящих моментов | |
| US5816105A (en) | Three degree of freedom parallel mechanical linkage | |
| KR101496856B1 (ko) | 회전축 및 이 회전축을 구비하는 산업용 로봇 | |
| KR20110083340A (ko) | 로봇용 관절 구동장치 및 이를 포함하는 로봇, 로봇용 관절 구동장치의 케이블 연결방법 | |
| US20220203518A1 (en) | Articulated multi-link robotic tail systems and methods | |
| KR20100067275A (ko) | 로봇 | |
| KR101490217B1 (ko) | 다관절 로봇의 관절구조 | |
| JP5503702B2 (ja) | シリアルロボットのための低ストローク作動 | |
| KR102009291B1 (ko) | 로봇 관절 장치 | |
| FR3027246A1 (fr) | Doigt robotique modulaire pour la prehension et la manipulation dextre | |
| RU157044U1 (ru) | Пространственный механизм | |
| KR101981426B1 (ko) | 인공 관절 | |
| KR102204429B1 (ko) | 병렬 메커니즘 | |
| EP4155033A1 (en) | Robot, robotic system and method for manipulating objects comprising such a robotic system | |
| RU164757U1 (ru) | Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы | |
| KR20160100872A (ko) | 로봇 관절 구동장치 및 이를 포함하는 로봇 | |
| US20240058947A1 (en) | Mechanical transmission for robotic devices | |
| KR102207613B1 (ko) | 회전형 메커니즘 | |
| CN104816302A (zh) | 一种蛇形爬网机器人及其爬网方法 | |
| Zhang et al. | A novel reconfigurable unit for high dexterous surgical instrument | |
| KR102670215B1 (ko) | 베벨 기어 조인트 모듈 및 이를 구비하는 로봇 장치 | |
| JP4009842B2 (ja) | 複数の体節ユニットを備えた移動体、および複数の体節ユニットを連結した被駆動体を駆動するためのアクチュエータ | |
| RU2502592C2 (ru) | Захватное устройство | |
| Bamdad et al. | Mechatronics modeling of a branching tendon-driven robot | |
| EP3860810B1 (en) | Exoskeleton for the assistance of polyarticular joints |