RU2751780C1 - Платформенный манипулятор с тремя степенями свободы - Google Patents
Платформенный манипулятор с тремя степенями свободы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751780C1 RU2751780C1 RU2020123193A RU2020123193A RU2751780C1 RU 2751780 C1 RU2751780 C1 RU 2751780C1 RU 2020123193 A RU2020123193 A RU 2020123193A RU 2020123193 A RU2020123193 A RU 2020123193A RU 2751780 C1 RU2751780 C1 RU 2751780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- movable
- pair
- platform
- manipulator
- link
- 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
- B25J1/00—Manipulators positioned in space by hand
- B25J1/02—Manipulators positioned in space by hand articulated or flexible
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано в пространственных манипуляторах параллельной структуры, применяемых в автоматических линиях, отрабатывающих центрах и хирургии. Манипулятор содержит подвижную платформу и опорное основание. Платформа выполнена в виде кругового сектора, со сторонами которого подвижно соединены три стержневые подвижные опоры. Каждая опора выполнена в виде опорного двупарного звена. Первое звено выполнено с одноподвижной вращательной и двухподвижной цилиндрической кинематическими парами. Второе звено имеет две двухподвижные цилиндрические кинематические пары с непараллельными осями вращения. Третье звено выполнено с двухподвижной цилиндрической кинематической парой и трехподвижным сферическим шарниром. В результате обеспечивается упрощение конструкции и снижение габаритов манипулятора, повышение его жесткости и точности позиционирования, увеличение рабочего пространства. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляторам параллельной структуры, содержащим подвижную платформу с рабочим органом для применения в автоматических линиях, обрабатывающих центрах и хирургии.
Известен платформенный сферический манипулятор с тремя степенями свободы, содержащий подвижную треугольную платформу, вершины которой соединены с опорным основанием через три шарнирно-сочлененные двухзвенные кинематические цепи и образуют между собой податливые 6-сторонние замкнутые контуры с приводом от трех вращательных двигателей (Cartesian parallel manipulators. United States Patent No. 6,729,202 B2.2004) - аналог.
Недостатками известного манипулятора являются:
1. Сложная конструкция механизма параллельной структуры из 8 подвижных звеньев и трех вращательных приводных двигателей
2. Высокая трудоемкость изготовления и сборки
3. Низкая жесткость и точность позиционирования из-за большого числа податливых подвижных сочленений звеньев в 6-сторонних замкнутых контурах каждой из трех опорных кинематических цепей
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту, к предлагаемому изобретению является платформенный манипулятор с тремя степенями свободы, содержащий опорное основание и подвижную треугольную платформу с устройством ее привода, вершины которой соединены с тремя стержневыми подвижными опорами через установленные на каждой из вершин треугольника три трехподвижных сферических шарнира, а сами стержневые подвижные опоры выполнены в виде многозвенных кинематических цепей с множеством вращательных кинематических пар, образующих 6-сторонние податливые замкнутые контуры (схема платформенного манипулятора с тремя степенями свободы 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.
Недостатками указанного платформенного манипулятора являются:
1. Сложная многозвенная конструкция и высокая трудоемкость изготовления и сборки, особенно трех сложных сферических шарниров (традиционно применяемых и неподвижно закрепляемых на всех трех вершинах треугольной подвижной платформы - из-за необходимости выполнения внутренней и внешней сферических поверхностей шарнира с точным пересечением строго в одной точке всех трех осей вращения (United States Patent No. 4,628,765.1986).
2. Низкая жесткость и точность позиционирования, а также ограниченная нагрузочная способность из-за выполнения замкнутой цепи манипулятора с податливыми под рабочей нагрузкой 6-сторонними шарнирными замкнутыми контурами звеньев
3. Ограниченная узким конусом рабочая зона дельта-механизма манипулятора (рис. 4 в указанной статье: Мирзаев Р.А., Смирнов Н.А.) это ограничение рабочего пространства манипулятора возникает из-за возможности заклинивания многочисленных вращательных кинематических пар звеньев при возникающих в них больших углах давления
4. Большие габариты из-за применения трех электромагнитных приводов подвижных опор.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции манипулятора, повышении его жесткости и точности позиционирования, а также в расширении его рабочей зоны обслуживания и снижения его габаритов.
Получение технического результата достигается за счет того, что предлагаемый платформенный VIP-манипулятор содержит опорное основание и подвижную платформу с устройством ее привода, выполненную в виде кругового сектора, со сторонами которого подвижно соединены три стержневые опоры в виде отдельного двупарного звена с различным сочетанием на нем одной вращательной, двух цилиндрических и одной сферической кинематических пар, из которых сферический шарнир подвижно установлен на круговой направляющей подвижной платформы.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 изображен общий вид платформенного VIP-манипулятора с тремя степенями свободы, содержащего опорное основание 1 и подвижную платформу 2 с устройством ее привода. Подвижная платформа 2 выполнена в виде кругового сектора ABC, ограниченного дугой окружности ВС и двумя радиусами АС и АВ, проведенными к концам этой дуги. Со сторонами АВ, АС и ВС кругового сектора ABC платформы 2 подвижно соединены три стержневые подвижные опоры 3, 4 и 5, каждая из которых выполнена в виде отдельного опорного двупарного звена, у которых:
а) стержневая опора 3 выполнена в виде двупарного звена с сочетанием одноподвижной вращательной кинематической пары O1 и двухподвижной цилиндрической кинематической пары O2;
б) стержневая опора 4 выполнена в виде двупарного звена с сочетанием двух цилиндрических кинематических пар с непараллельными между собой осями вращательного движения каждой пары O3 и O4;
в) стержневая опора 5 выполнена в виде двупарного звена с сочетанием двухподвижной цилиндрической кинематической пары O5 и трехподвижного сферического шарнира O6.
Устройство привода подвижной платформы 2 выполнено с одной приводной вращательной кинематической парой O1 от отдельного вращательного привода с поворотным двигателем (на фиг. 1 не показан) и двумя приводными цилиндрическими кинематическими парами O4 и O5, выполненными в виде установленных на опорном основании 1 двух линейных двигателей, например, в виде гидроприводов 6 и 7.
На фиг. 2 изображен вариант выполнения платформенного VIP-манипулятора, в котором:
1) Криволинейный участок ВС кругового сектора ABC подвижной платформы 2 выполнен в виде круговой направляющей, а сферический шарнир O6 установлен на этой круговой направляющей с возможностью установочного углового перемещения относительно точки А и последующей фиксации относительно круговой направляющей, например, посредством фиксатора 8;
2) Гидроприводы 6 и 7 выполнены с попарно соединенными и соосно расположенными между собой поршнями 9 и 10, а также 11 и 12, что предотвращает их перекос и заклинивание в гидроприводе при нагружении манипулятора.
Работа представленного платформенного VIP-манипулятора заключается в следующем.
При угловом повороте опорного двупарного звена 3 и подаче рабочей жидкости в установленные на опорном основании 2 гидроприводы 6 и 7 (фиг. 1) происходит требуемое перемещение подвижной платформы 2 (с закрепленным на ней исполнительным органом) в рабочем пространстве движений с тремя степенями свободы, которое расширяется за счет установочного регулировочного перемещения сферического шарнира O6 по круговой направляющей ВС подвижной платформы 2 (фиг. 2) с его последующей фиксацией относительно круговой направляющей ВС посредством фиксатора 8.
Достигаемый в предлагаемом платформенном VIP-манипуляторе с тремя степенями свободы положительный эффект заключается в следующем:
1. Упрощается конструкция и снижаются габариты платформенного манипулятора с тремя степенями свободы за счет его выполнения с предельно уменьшенным до пяти общим числом звеньев данного пространственного механизма и применением для их соединения только одного сферического шарнира (вместо традиционно устанавливаемых трех и более сложных сферических шарниров, например, по US Patent No. 4,628,765).
2. Повышается жесткость, точность позиционирования и нагрузочная способность манипулятора за счет замыкания его звеньев в четырехсторонние жесткие замкнутые контуры звеньев с уменьшенным числом их податливых подвижных сочленений.
3. Обеспечивается увеличение рабочей зоны обслуживания на выходе манипулятора за счет подвижной установки сферического шарнира на круговой направляющей подвижной платформы в форме кругового сектора, что расширяет пространство работы манипулятора без вредных особых положений (singularity) за счет установочного углового перемещения сферического шарнира O6 относительно точки А кругового сектора ABC подвижной платформы 2.
Claims (4)
1. Платформенный манипулятор с тремя степенями свободы, содержащий подвижную платформу с устройством ее привода и опорное основание, которые соединены между собой посредством трех стержневых подвижных опор, отличающийся тем, что подвижная платформа выполнена в виде кругового сектора, со сторонами которого подвижно соединены три стержневые подвижные опоры, каждая из которых выполнена в виде отдельного опорного двупарного звена, при этом первое опорное двупарное звено выполнено с одноподвижной вращательной кинематической парой и двухподвижной цилиндрической кинематической парой, второе опорное двупарное звено выполнено с двумя двухподвижными цилиндрическими кинематическими парами с непараллельными осями вращения, а третье опорное двупарное звено выполнено с двухподвижной цилиндрической кинематической парой и трехподвижным сферическим шарниром.
2. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что устройство привода подвижной платформы выполнено с одной приводной вращательной кинематической парой от поворотного двигателя и двумя приводными цилиндрическими кинематическими парами, выполненными в виде установленных на опорном основании двух линейных двигателей, например в виде гидроприводов.
3. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что криволинейный участок кругового сектора подвижной платформы выполнен в виде круговой направляющей, а сферический шарнир установлен на этой круговой направляющей с возможностью установочного углового перемещения и последующей фиксации, например посредством фиксатора.
4. Манипулятор по п. 2, отличающийся тем, что гидроприводы выполнены с попарно соединенными и соосно расположенными поршнями, установленными по разные стороны от присоединяемого к ним опорного двупарного звена манипулятора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123193A RU2751780C1 (ru) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Платформенный манипулятор с тремя степенями свободы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123193A RU2751780C1 (ru) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Платформенный манипулятор с тремя степенями свободы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2751780C1 true RU2751780C1 (ru) | 2021-07-16 |
Family
ID=77019784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020123193A RU2751780C1 (ru) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | Платформенный манипулятор с тремя степенями свободы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2751780C1 (ru) |
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 |
US7367772B2 (en) * | 2002-07-09 | 2008-05-06 | Amir Khajepour | Light weight parallel manipulators using active/passive cables |
RU115708U1 (ru) * | 2011-08-23 | 2012-05-10 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Плоский механизм параллельной структуры |
RU133043U1 (ru) * | 2013-03-14 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | Пространственный поступательный механизм с тремя степенями свободы |
RU2534675C1 (ru) * | 2013-04-25 | 2014-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет дизайна и технологии" | Пространственный механизм с тремя степенями свободы |
-
2020
- 2020-07-07 RU RU2020123193A patent/RU2751780C1/ru 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 |
US7367772B2 (en) * | 2002-07-09 | 2008-05-06 | Amir Khajepour | Light weight parallel manipulators using active/passive cables |
RU115708U1 (ru) * | 2011-08-23 | 2012-05-10 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Плоский механизм параллельной структуры |
RU133043U1 (ru) * | 2013-03-14 | 2013-10-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | Пространственный поступательный механизм с тремя степенями свободы |
RU2534675C1 (ru) * | 2013-04-25 | 2014-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет дизайна и технологии" | Пространственный механизм с тремя степенями свободы |
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 |
---|---|---|
JP5403303B2 (ja) | パラレル機構 | |
ES2382307T3 (es) | Robot humanoide que implementa una articulación esférica con accionadores acoplados | |
TW200932457A (en) | Two degree-of-freedom parallel manipulator | |
RU2722165C1 (ru) | Пространственный платформенный vip-манипулятор | |
CN103286792A (zh) | 具有调心机构的三自由度并联机器人手腕 | |
Kong et al. | Type synthesis of input-output decoupled parallel manipulators | |
RU169275U1 (ru) | Манипулятор параллельной структуры с пятью степенями подвижности | |
RU2730345C1 (ru) | Сферический v-манипулятор | |
RU2751780C1 (ru) | Платформенный манипулятор с тремя степенями свободы | |
RU191807U1 (ru) | Пространственный механизм параллельной структуры с пятью степенями свободы | |
RU157044U1 (ru) | Пространственный механизм | |
RU2737249C1 (ru) | Платформенный механизм | |
CN108356802A (zh) | 一种部分解耦的二自由度并联机构 | |
RU164091U1 (ru) | Пространственный механизм с шестью степенями свободы | |
RU154785U1 (ru) | Пространственный механизм | |
RU152604U1 (ru) | Пространственный механизм с шестью степенями свободы | |
RU2679260C1 (ru) | Манипулятор для субмикронных перемещений | |
RU2667236C1 (ru) | Пространственный механизм с круговым рычажным основанием | |
RU2751778C1 (ru) | Платформенный робот | |
CN110355738A (zh) | 多自由度导向机构 | |
RU2753217C1 (ru) | Параллельный манипулятор с тремя степенями свободы | |
Deashapriya et al. | Biomimetic flexible robot arm design and kinematic analysis of a novel flexible robot arm | |
RU2758392C1 (ru) | Пространственный g-робот | |
RU2773552C1 (ru) | Механизм параллельной структуры с шестью степенями свободы | |
RU182801U1 (ru) | Манипулятор с пятью степенями свободы |