RU2751778C1 - Platform robot - Google Patents
Platform robot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751778C1 RU2751778C1 RU2020123348A RU2020123348A RU2751778C1 RU 2751778 C1 RU2751778 C1 RU 2751778C1 RU 2020123348 A RU2020123348 A RU 2020123348A RU 2020123348 A RU2020123348 A RU 2020123348A RU 2751778 C1 RU2751778 C1 RU 2751778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- support base
- platform
- parallel
- movable
- links
- Prior art date
Links
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к робототехнике на основе пространственных платформенных механизмов параллельной структуры и может найти применение в разных областях машиностроения, в обрабатывающих центрах, хирургии и испытательных стендах.The invention relates to robotics based on spatial platform mechanisms of a parallel structure and can be used in various fields of mechanical engineering, in machining centers, surgery and test benches.
Известен платформенный манипулятор параллельной структуры в виде платформы Стюарта, содержащий опорное основание и круглую подвижную платформу, соединенные между собой посредством шести подвижных стержневых опор через 12 сферических шарниров с приводом от 6 линейных двигателей - (книга Вульфсон И.И. и др. «Механика машин»: Учеб. Пособие для ВТУЗов. - М.: Высш. Шк., 1996 г., с. 28, рис. 1.20) - аналог.Known platform manipulator of a parallel structure in the form of a Stewart platform, containing a support base and a circular movable platform, interconnected by means of six movable rod supports through 12 spherical hinges driven by 6 linear motors - (book Wulfson II and others "Mechanics of machines ": Textbook. Manual for higher educational institutions. - M .: Higher School., 1996, p. 28, Fig. 1.20) - analogue.
Недостатками известного манипулятора являются сложность конструкции и большие габариты из-за применения большого количества сложных в изготовлении и сборке сферических шарниров с большим комплектом двигателей, имеющих сложную систему управления из-за их кинематической взаимосвязи.The disadvantages of the known manipulator are the complexity of the design and large dimensions due to the use of a large number of difficult to manufacture and assemble spherical joints with a large set of motors having a complex control system due to their kinematic relationship.
Наиболее близким, по технической сущности и достигаемому эффекту, к предлагаемому изобретению является платформенный робот, содержащий опорное основание и многоугольную подвижную платформу с устройством ее привода, кинематически связанные между собой через установленные на каждой из вершин многоугольной платформы три трехподвижных сферических шарнира и стержневые подвижные опоры в виде линейных многозвенных кинематических цепей, образующих параллельные между собой 6-сторонник податливые замкнутые контуры (схема платформенного робота в статье Мирзаев Р.А., Смирнов Н.А. «Исследование кинематики манипулятора параллельной структуры (дельта-механизм)» / Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета, 2012. Выпуск 4, с. 46-50, рис. 1) - прототип.The closest, in technical essence and the achieved effect, to the proposed invention is a platform robot containing a support base and a polygonal movable platform with its drive device, kinematically connected to each other through three three-movable spherical hinges and rod movable supports installed on each of the vertices of the polygonal platform. in the form of linear multi-link kinematic chains forming parallel to each other flexible closed loops (the scheme of the platform robot in the article Mirzaev R.A., Smirnov N.A. "Study of the kinematics of the manipulator of parallel structure (delta mechanism)" University, 2012.
Недостатками указанного платформенного робота являются:The disadvantages of this platform robot are:
1. Сложная конструкция и высокая трудоемкость изготовления и сборки трех применяемых сложных сферических шарниров из-за необходимости выполнения внутренней и внешней сферических поверхностей каждого из трех указанных сложных шарниров с точным пересечением строго в одной точке пространства всех трех осей их вращения (United States Patent No. 4, 628, 765/1986 год).1. Complex design and high labor intensity of manufacturing and assembly of three complex spherical hinges used due to the necessity of making the inner and outer spherical surfaces of each of the three indicated complex hinges with exact intersection of all three axes of their rotation strictly at one point in space (United States Patent No. 4, 628, 765/1986).
2. Низкая жесткость и точность позиционирования из-за выполнения замкнутой кинематической цепи привода подвижной платформы робота с податливыми под рабочей нагрузкой 6-сторонними шарнирными замкнутыми контурами при сборке рычажных звеньев.2. Low rigidity and positioning accuracy due to the implementation of a closed kinematic chain of the drive of the movable platform of the robot with flexible under the working load 6-sided hinged closed circuits when assembling the lever links.
3. Ограниченная узким конусом вращения (при сложной совместной работе всех трех приводных двигателей) рабочая зона дельта-механизма робота (см. рис. 4 в указанной статье Мирзаева Р.А., Смирнов Н.А., №4/21012 г.).3. Restricted by a narrow cone of rotation (with complex joint operation of all three drive motors), the working area of the delta-mechanism of the robot (see Fig. 4 in this article Mirzaeva R.A., Smirnov N.A., No. 4/21012) ...
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции платформенного робота, повышении его жесткости и точности позиционирования, а также расширении его рабочей зоны обслуживания и упрощении системы его управления за счет устранения указанных недостатков.The invention is based on a technical problem, which consists in simplifying the design of the platform robot, increasing its rigidity and positioning accuracy, as well as expanding its working area of service and simplifying its control system by eliminating these disadvantages.
Получение технического результата достигается за счет того, что предлагаемый платформенный VIP-робот содержит опорное основание и многоугольную подвижную платформу с устройством ее привода, кинематически связанные между собой одинаковыми стержневыми подвижными опорами в виде шарнирного антипараллелограмма с вращательными кинематическими парами, в котором два коротких параллельных звена шарнирно соединены с многоугольной подвижной платформой и с опорным основанием через промежуточное двухшарнирное звено, а также кинематически связаны между собой через два попарно скрещивающихся длинных шарнирных звена.Obtaining the technical result is achieved due to the fact that the proposed platform VIP-robot contains a support base and a polygonal movable platform with a device for its drive, kinematically interconnected by identical rod movable supports in the form of a hinged antiparallelogram with rotary kinematic pairs, in which two short parallel links are hinged connected to a polygonal movable platform and to a support base through an intermediate double-hinged link, and also kinematically connected to each other through two pairwise crossing long hinged links.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9, фиг. 10, фиг. 11 и фиг. 12.The essence of the invention is illustrated by drawings in Fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4, figs. 5, figs. 6, figs. 7, figs. 8, figs. 9, figs. 10, figs. 11 and FIG. 12.
На фиг. 1 изображен общий вид платформенного VIP-робота (в исходном положении), содержащего опорное основание 1 и многоугольную, например, треугольную, подвижную платформу 2 с устройством ее привода, связанные между собой посредством трех одинаковых стержневых подвижных опор, каждая из которых выполнена в виде шарнирного антипараллелограмма ABCD с параллельными осями вращательных кинематических пар А, В, С и D, состоящего из двух параллельных между собой коротких шарнирных звеньев 3 и 4 одинаковой длины l1=AD=ВС, которые при их сборке образуют в кинематической цепи трехсторонние пространственные замкнутые контуры AGD и BGC.FIG. 1 shows a general view of a platform VIP-robot (in the initial position) containing a
Подвижная платформа 2 и опорное основание 1 кинематически связаны между собой через промежуточные двухшарнирные звенья 7 с параллельными осями вращательных кинематических пар и шарнирные антипараллелограммы ABCD. Короткие звенья 3 и 4 в ABCD совместно с промежуточными двухшарнирными звеньями 7 при их сборке в замкнутую кинематическую цепь образуют вращательные кинематические пары N, Е и М, оси которых перпендикулярны осям вращательных кинематических пар А, В, С и D соответствующих шарнирных антипараллелограммов ABCD. В представленном на фиг. 1 варианте выполнения VIP-робота промежуточные двухшарнирные звенья 7 установлены на опорном основании 1 и образуют замкнутую кинематическую цепь механизма параллельной структуры с тремя степенями свободы.The
На фиг. 2 представлен вариант выполнения VIP-робота, в котором промежуточные двухшарнирные звенья 7 установлены на подвижной платформе 2 с тремя одинаковыми стержневыми подвижными опорами, которая имеет три степени свободы привода антипараллелограммов ABCD.FIG. 2 shows an embodiment of a VIP-robot in which intermediate double-hinged
На фиг. 3 представлен вариант выполнения устройства привода подвижной платформы в виде установленного на опорном основании поворотного двигателя 8 с приводной вращательной кинематической парой М, образованной коротким шарнирным звеном 4 каждого антипараллелограмма ABCD с опорным основанием 1.FIG. 3 shows an embodiment of the device for driving a movable platform in the form of a
На фиг. 4 представлен вариант выполнения устройства привода подвижной платформы в виде линейного двигателя с приводной поступательной кинематической парой подвижного гидроцилиндра 9, установленного между параллельными короткими шарнирными звеньями 3 и 4 каждого антипараллелограмма ABCD.FIG. 4 shows an embodiment of a drive device for a movable platform in the form of a linear motor with a translational drive kinematic pair of a movable hydraulic cylinder 9 installed between parallel
На фиг. 5 представлен вариант выполнения устройства привода подвижной платформы в виде линейного двигателя с приводной винтовой кинематической парой 10, установленной между параллельными короткими шарнирными звеньями 3 и 4 каждого антипараллелограмма ABCD.FIG. 5 shows an embodiment of the device for driving a movable platform in the form of a linear motor with a driving helical kinematic pair 10 installed between parallel
На фиг. 6 представлен вариант выполнения устройства привода подвижной платформы 2 в виде установленного на опорном основании 1 поворотного двигателя 11 с приводной вращательной кинематической парой, образованной промежуточным двухшарнирным звеном 7 и опорным основанием 1 в замкнутой кинематической цепи с выполнением попарно скрещивающихся звеньев антипараллелограмма ABCD в виде прямых пластин 5 и 6.FIG. 6 shows an embodiment of the drive device of the
На фиг. 7 представлен вариант выполнения платформенного VIP-робота с двумя степенями свободы, замкнутая кинематическая цепь которого содержит две стержневые подвижные опоры платформы 2 и промежуточные двухшарнирные звенья 7, соединенные с антипараллелограммами ABCD и установленные на опорном основании 1.FIG. 7 shows an embodiment of a platform VIP-robot with two degrees of freedom, the closed kinematic chain of which contains two rod movable supports of the
На фиг. 8 представлен вариант выполнения платформенного VIP-робота с двумя степенями свободы, замкнутая кинематическая цепь которого содержит две стержневые подвижные опоры платформы 2 и промежуточные двухшарные звенья 7, установленные между антипараллелограммами ABCD и подвижной платформой 2.FIG. 8 shows an embodiment of a platform VIP-robot with two degrees of freedom, the closed kinematic chain of which contains two rod movable supports of the
На фиг. 9 представлен вариант выполнения платформенного VIP-робота с тремя степенями свободы, замкнутая кинематическая цепь которого содержит три стержневые подвижные опоры, которые шарнирно связывают подвижную платформу 2 и опорное основание 1 через антипараллелограммы ABCD и промежуточное двухшарнирное звено 7.FIG. 9 shows an embodiment of a platform VIP-robot with three degrees of freedom, the closed kinematic chain of which contains three rod movable supports, which pivotally connect the
На фиг. 10 представлен вариант выполнения платформенного VIP-робота с тремя степенями свободы, замкнутая кинематическая цепь которого содержит три стержневые подвижные опоры с антипараллелограммами ABCD, два из которых расположены перпендикулярно к третьему и установлены параллельно между собой.FIG. 10 shows an embodiment of a platform VIP-robot with three degrees of freedom, a closed kinematic chain of which contains three rod movable supports with antiparallelograms ABCD, two of which are located perpendicular to the third and are installed parallel to each other.
На фиг. 11 представлен вариант выполнения VIP-робота, в котором промежуточные двухшарнирные звенья 7 установлены на опорном основании 1, а стержневые подвижные опоры с шарнирным антипараллелограммрм ABCD соединены с четырехугольной подвижной платформой 2 и образуют замкнутую кинематическую цепь механизма параллельной структуры с четырьмя степенями свободы, содержащего четыре одинаковые стержневые подвижные опоры.FIG. 11 shows an embodiment of a VIP-robot, in which intermediate double-hinged
На фиг. 12 представлен вариант выполнения VIP-робота, в котором промежуточные двухшарнирные звенья 7 установлены на опорном основании 1, а стержневые подвижные опоры с шарнирным антипараллелограммом ABCD соединены с пятиугольной подвижной платформой 2 и образуют замкнутую кинематическую цепь механизма параллельной структуры с пятью степенями свободы, содержащего пять одинаковых стержневых подвижных опор.FIG. 12 shows an embodiment of a VIP-robot, in which intermediate double-hinged
На фиг. 13 представлен вариант выполнения VIP-робота, в котором промежуточные двухшарнирные звенья 7 установлены на опорном основании 1, а стержневые подвижные опоры с шарнирным антипараллелограммом ABCD соединены с шестиугольной подвижной платформой 2 и образуют замкнутую кинематическую цепь механизма параллельной структуры с шестью степенями свободы, содержащего шесть одинаковых стержневых подвижных опор.FIG. 13 shows an embodiment of a VIP-robot, in which intermediate double-hinged
Работа представленного платформенного VIP-робота установлена при натуральном эксперименте на действующей модели этого робота и заключается в следующих вариантах управления движением платформы 2:The work of the presented platform VIP-robot is installed in a natural experiment on a working model of this robot and consists in the following options for controlling the movement of platform 2:
1) При отдельном включении привода звеньев только в одном из антипараллелограммов ABCD обеспечивается соответствующий угловой поворот многоугольной подвижной платформы 2 вокруг одной из осей, расположенных в общей горизонтальной плоскости параллельно оси вращательной кинематической пары М данного антипараллелограмма ABCD.1) When the link drive is switched on separately, only in one of the antiparallelograms ABCD, the corresponding angular rotation of the polygonal
2) Одновременное включение приводов в разных антипараллелограммах ABCD приводит к поступательному движению платформы 2 вдоль одной из осей прямоугольной системы координат с сохранением заданной ориентации подвижной платформы.2) Simultaneous activation of drives in different antiparallelograms ABCD leads to translational movement of
3) Увеличение в конструкции VIP-робота количества (с трех до шести) стержневых подвижных опор с шарнирным антипараллелограммом ABCD приводит к соответствующему увеличению числа управляемых степеней свободы VIP-робота (тоже с трех до шести), что увеличивает (в пределе до шести) число реализуемых движений подвижной платформы.3) An increase in the number (from three to six) of rod movable supports with articulated antiparallelogram ABCD in the design of the VIP-robot leads to a corresponding increase in the number of controlled degrees of freedom of the VIP-robot (also from three to six), which increases (up to six) the number realizable movements of the movable platform.
Достигаемый в предлагаемом платформенном VIP-роботе положительный эффект заключается в следующем:The positive effect achieved in the proposed platform VIP-robot is as follows:
1. Упрощение конструкции платформенного робота за счет выполнения всех подвижных соединений его звеньев на основе только простых вращательных одноподвижных кинематических пар.1. Simplification of the design of the platform robot due to the implementation of all movable joints of its links on the basis of only simple rotary one-movable kinematic pairs.
2. Повышение жесткости и точности позиционирования за счет возникающих при сборке антипараллелограммов трехсторонних пространственных замкнутых контуров повышенной жесткости, образуемых попарно скрещивающимися в них звеньями.2. Increasing the rigidity and positioning accuracy due to the three-sided spatial closed contours of increased rigidity arising during the assembly of antiparallelograms, formed by the links crossing in pairs in them.
3. Упрощение системы управления роботом с несколькими степенями свободы и расширение при этом его рабочей зоны, включающей кинематическую развязку отдельных вращательных движений подвижной платформы с рабочим органом и ее дополнительную возможность поступательного перемещения с сохранением заданной ориентации рабочего органа3. Simplification of the control system of a robot with several degrees of freedom and expansion of its working area, including the kinematic decoupling of individual rotational movements of the movable platform with the working body and its additional possibility of translational movement while maintaining the specified orientation of the working body
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123348A RU2751778C1 (en) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Platform robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123348A RU2751778C1 (en) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Platform robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2751778C1 true RU2751778C1 (en) | 2021-07-16 |
Family
ID=77019774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020123348A RU2751778C1 (en) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Platform robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2751778C1 (en) |
Citations (5)
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 |
US20020007690A1 (en) * | 1999-12-06 | 2002-01-24 | Se-Kyong Song | Six-degrees-of-freedom parallel mechanism for micro-positioning work |
RU164091U1 (en) * | 2015-11-25 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
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 |
RU2722165C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-05-27 | Владимир Иванович Пожбелко | Spatial platform vip-manipulator |
-
2020
- 2020-07-07 RU RU2020123348A patent/RU2751778C1/en active
Patent Citations (5)
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 |
US20020007690A1 (en) * | 1999-12-06 | 2002-01-24 | Se-Kyong Song | Six-degrees-of-freedom parallel mechanism for micro-positioning work |
RU164091U1 (en) * | 2015-11-25 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM |
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 |
RU2722165C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-05-27 | Владимир Иванович Пожбелко | Spatial platform vip-manipulator |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МИРЗАЕВ Р.А., СМИРНОВ Н.А. Исследование кинематики манипулятора параллельной структуры (дельта-механизм). Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета, 2012, Выпуск 4, с. 46-50, рис.1. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2311232T3 (en) | PARALLEL ROBOT UNDERSTANDING MEANS OF MOVEMENT OF A MOBILE ELEMENT DECREASED IN TWO SUBCONJUNTS. | |
ES2539051T3 (en) | Self-reconfigurable mobile manipulator | |
RU2722165C1 (en) | Spatial platform vip-manipulator | |
US20120079908A1 (en) | Parallel robot | |
CN102248535A (en) | Branch three-leg five-DOF (degree of freedom) parallel mechanism containing double-compound drive | |
JPWO2012017722A1 (en) | Parallel mechanism | |
TW200932457A (en) | Two degree-of-freedom parallel manipulator | |
RU2730345C1 (en) | Spherical v-manipulator | |
RU2751778C1 (en) | Platform robot | |
ES2357881T3 (en) | MODULE FOR THE MANUFACTURE OF AUTOMATED MOBILE STRUCTURES AND A MOBILE MODULAR STRUCTURE. | |
JP2569277B2 (en) | Drive with three degrees of freedom in space | |
RU2765030C1 (en) | Folding joint manipulator | |
RU2465124C1 (en) | 3d spherical mechanism with three degrees of freedom | |
SU1668784A1 (en) | Three-dimensional mechanisn with six degrees of freedom | |
RU154785U1 (en) | SPATIAL MECHANISM | |
WO2015016692A1 (en) | Platform robot manipulator | |
RU186575U1 (en) | SPATIAL MECHANISM | |
RU179567U1 (en) | SPATIAL MECHANISM WITH A CIRCULAR GUIDE | |
RU2651781C1 (en) | Industrial purpose tripod manipulator | |
RU2776578C1 (en) | Symmetrical platform manipulator with three degrees of freedom | |
RU2758377C1 (en) | Spatial manipulator | |
EP2676776A1 (en) | Humanoid torso mechanism | |
RU2758607C1 (en) | Platform manipulator | |
RU2758374C1 (en) | Spatial relative manipulator | |
RU2751780C1 (en) | Platform manipulator with three degrees of freedom |