RU2751781C1 - Platform docking manipulator - Google Patents

Platform docking manipulator Download PDF

Info

Publication number
RU2751781C1
RU2751781C1 RU2020123317A RU2020123317A RU2751781C1 RU 2751781 C1 RU2751781 C1 RU 2751781C1 RU 2020123317 A RU2020123317 A RU 2020123317A RU 2020123317 A RU2020123317 A RU 2020123317A RU 2751781 C1 RU2751781 C1 RU 2751781C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
platform
movable
manipulator
self
movable supports
Prior art date
Application number
RU2020123317A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Пожбелко
Original Assignee
Владимир Иванович Пожбелко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Пожбелко filed Critical Владимир Иванович Пожбелко
Priority to RU2020123317A priority Critical patent/RU2751781C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751781C1 publication Critical patent/RU2751781C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, in particular to robotics, and can be used in automatic lines for assembling parts of units and assembling units. The platform docking manipulator has a support base, a movable platform and a self-aligning three-articulated platform. The support base and the movable platform are made in form of quadrangles, the tops of which are connected in pairs by four driven rod movable supports by means of crosses with perpendicularly located rotational kinematic pairs. The self-aligning three-articulated platform is kinematically connected to the movable platform by means of three intermediate rod movable supports and articulated joints.
EFFECT: simplification of the design and control of the manipulator, as well as increased accuracy and reliability.
8 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к платформенным манипуляторам параллельной структуры с увеличенным числом степеней свободы и может найти применение в автоматических линиях для сборки узлов и монтаж агрегатов в стыковочных устройствах космических аппаратов, а также в технологиях, где требуется самоустановка рабочего органа.The invention relates to platform manipulators of a parallel structure with an increased number of degrees of freedom and can be used in automatic lines for assembling assemblies and assembling units in docking devices of spacecraft, as well as in technologies where self-installation of the working body is required.

Известен платформенный манипулятор с тремя степенями свободы движения рабочего органа, содержащий опорное основание, шарнирно соединенное через три многозвенных параллелограммных механизма с подвижной платформой рабочего органа - аналог (Gavel, В. 1990. United States Patent No. 4,975, 582).Known platform manipulator with three degrees of freedom of movement of the working body, containing a support base, pivotally connected through three multi-link parallelogram mechanisms with a movable platform of the working body - an analogue (Gavel, B. 1990. United States Patent No. 4.975, 582).

Недостатками известного платформенного манипулятора являются:The disadvantages of the well-known platform manipulator are:

1. Сложная конструкция манипулятора содержит большое количество кинематических пар для подвижного соединения множества звеньев.1. The complex design of the manipulator contains a large number of kinematic pairs for the movable connection of many links.

2. Ограниченная рабочая зона из-за всего трех степеней свободы рабочего органа на выходе манипулятора.2. Limited working area due to only three degrees of freedom of the working body at the exit of the manipulator.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является платформенный стыковочный манипулятор в виде платформы Стюарта, применяемый в качестве стыковочного устройства космических аппаратов, содержащий опорное основание и подвижную платформу, шарнирно соединенные между собой посредством установленных между ними шести стержневых подвижных опор и 12 сложных сферических шарниров, образующих замкнутую кинематическую цепь с 6 приводными двигателями - прототип (книга Вульфсон И.И. и др. «Механика машин», М: Высшая школа, 1996. С. 28, рис. 1. 20 со схемой «Платформа Стюарта»).The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a platform docking manipulator in the form of a Stewart platform, used as a docking device for spacecraft, containing a support base and a movable platform, hingedly connected to each other by means of six rod movable supports and 12 complex spherical hinges forming a closed kinematic chain with 6 drive motors - a prototype (book II Wolfson et al. "Mechanics of Machines", M: Higher School, 1996. P. 28, Fig. 1. 20 with the "Stewart Platform" ).

Недостатками указанного платформенного стыковочного манипулятора являются:The disadvantages of this platform docking manipulator are:

1. Сложная конструкция из-за большого количества приводных двигателей, подвижных звеньев и 12 сложных сферических шарниров с высокой трудоемкостью их изготовления и сборки (из-за необходимости пересечения в одной точке всех осей внутренних и внешних сферических поверхностей).1. Complex design due to the large number of drive motors, moving links and 12 complex spherical joints with high labor intensity of their manufacture and assembly (due to the need to intersect all axes of the inner and outer spherical surfaces at one point).

2. Сложная система управления, требующая одновременной зависимой кинематики всех шести приводных двигателей для реализации перемещения рабочего органа в каждом заданном направлении движения.2. A complex control system that requires simultaneous dependent kinematics of all six drive motors to implement the movement of the working body in each given direction of movement.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции, снижении трудоемкости изготовления и сборки, а также упрощении системы управления за счет раздельной кинематики приводных двигателей при реализации перемещения рабочего органа в заданном направлении движения.The invention is based on a technical problem, which consists in simplifying the design, reducing the labor intensity of manufacturing and assembly, as well as simplifying the control system due to the separate kinematics of the drive motors when moving the working body in a given direction of movement.

Получение технического результата достигается за счет того, что в предлагаемом платформенном стыковочном VIP-манипуляторе, содержащем опорное основание, подвижную платформу и установленные между ними стержневые подвижные опоры в составе замкнутой многоконтурной кинематической цепи, опорное основание и подвижная платформа выполнены в виде двух четырехугольников, вершины которых попарно соединены четырьмя приводными стержневыми подвижными опорами посредством крестовин с перпендикулярно расположенными между собой вращательными кинематическими парами, а манипулятор снабжен дополнительным механизмом самоустанавливающейся трехшарнирной платформы, которая кинематически связана с подвижной платформой через три промежуточные стержневые подвижные опоры и шарнирные соединения.Obtaining the technical result is achieved due to the fact that in the proposed platform docking VIP-manipulator containing a support base, a movable platform and rod movable supports installed between them as part of a closed multi-circuit kinematic chain, the support base and the movable platform are made in the form of two quadrangles, the vertices of which are connected in pairs by four driven rod movable supports by means of crosses with rotational kinematic pairs located perpendicularly to each other, and the manipulator is equipped with an additional mechanism of a self-aligning three-articulated platform, which is kinematically connected to the movable platform through three intermediate rod movable supports and articulated joints.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.The essence of the invention is illustrated by drawings in Fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4 and FIG. five.

На фиг. 1 изображен общий вид платформенного стыковочного VIP-манипулятора, содержащего опорное основание 1 и подвижную платформу 2, выполненных в виде двух четырехзвенников ABCD и EGNM, вершины которых попарно соединены между собой в замкнутую цепь четырьмя приводными стержневыми подвижными опорами 3, 4, 5 и 6 посредством крестовин 7 с перпендикулярно расположенными между собой вращательными кинематическими парами 8 и 9, а манипулятор снабжен дополнительным механизмом самоустанавливающейся трехшарнирной платформой 10, которая кинематически связана с подвижной платформой 2 через три промежуточные стержневые подвижные опоры 11, 12, 13 и шарнирные соединения, например, в виде вращательных кинематических пар с параллельными между собой осями углового поворота. Приводные стержневыми подвижные опоры 3, 4, 5 и 6 снабжены линейными двигателями, выполненными, например, в виде подвижных приводных гидроцилиндров 14, 15, 16 и 17.FIG. 1 shows a general view of a platform docking VIP-manipulator containing a support base 1 and a movable platform 2, made in the form of two four-link ABCD and EGNM, the tops of which are connected in pairs to each other in a closed circuit by four driven rod movable supports 3, 4, 5 and 6 by means of crosses 7 with perpendicularly spaced rotational kinematic pairs 8 and 9, and the manipulator is equipped with an additional mechanism of a self-aligning three-articulated platform 10, which is kinematically connected to the movable platform 2 through three intermediate rod movable supports 11, 12, 13 and articulated joints, for example, in the form rotary kinematic pairs with parallel axes of angular rotation. Rod driven movable supports 3, 4, 5 and 6 are equipped with linear motors, made, for example, in the form of movable drive hydraulic cylinders 14, 15, 16 and 17.

На фиг. 2 представлен вариант симметричной сборки звеньев механизма самоустанавливающейся платформы 10 с параллельными осями вращательных кинематических пар.FIG. 2 shows a variant of the symmetrical assembly of the links of the mechanism of the self-aligning platform 10 with parallel axes of rotational kinematic pairs.

На фиг. 3 представлен вариант симметричной сборки платформенного стыковочного манипулятора с установкой промежуточных стержневых опор 11, 12 и 13 самоустанавливающейся платформы 10 параллельно друг другу в горизонтальной плоскости при их сборке с подвижной платформой 2.FIG. 3 shows a variant of a symmetrical assembly of a platform docking manipulator with the installation of intermediate rod supports 11, 12 and 13 of a self-aligning platform 10 parallel to each other in a horizontal plane when assembled with a movable platform 2.

На фиг. 4 представлен вариант симметричной сборки звеньев механизма самоустанавливающихся платформы 10 с расположением параллельных осей поворота всех шарниров в горизонтальной плоскости.FIG. 4 shows a variant of the symmetrical assembly of the links of the mechanism of the self-aligning platform 10 with the arrangement of parallel axes of rotation of all hinges in the horizontal plane.

На фиг. 5 представлен вариант симметричной сборки звеньев механизма самоустанавливающей платформы 10 с применением двухподвижных кинематических соединенный, состоящих из шарниров с взаимно-перпендикулярными осями O1O2 и O3O4 их углового поворота.FIG. 5 shows a variant of the symmetrical assembly of the links of the mechanism of the self-aligning platform 10 using two-movable kinematic connected, consisting of hinges with mutually perpendicular axes O 1 O 2 and O 3 O 4 of their angular rotation.

На фиг. 6 представлен вариант симметричной сборки звеньев механизма самоустанавливающейся платформы 10 с выполнением шарнирного соединения между платформами 10 и 2 в виде попарно расположенных на каждой из трех промежуточных стержневых подвижных опор 11, 12, 13 в сочетании сферического шарнира 05, установленного на одном конце каждой опоры, и вращательной кинематической пары 06, установленной на другом конце каждой опоры.FIG. 6 shows a variant of the symmetrical assembly of the links of the mechanism of the self-aligning platform 10 with the implementation of the articulated connection between the platforms 10 and 2 in the form of pairwise arranged on each of the three intermediate rod movable supports 11, 12, 13 in combination with a spherical hinge 0 5 installed at one end of each support, and a rotational kinematic pair 0 6 installed at the other end of each support.

Работа представленного платформенного стыковочного VIP-манипулятора заключается в следующем.The work of the presented platform docking VIP-manipulator is as follows.

При раздельной подаче рабочей жидкости в каждый из приводных подвижных гидроцилиндров происходит управляемое изменение длины приводных подвижных стержневых опор 3 или 4 или 5 или 6, что обеспечивает раздельную кинематику движения подвижной платформы по каждой из четырех степеней свободы манипулятора, которая дополняется пятой степенью свободы рабочего органа (например, в виде стыковочного узла) за счет плавающего перемещения самоустанавливающей платформы 10. В результаты этого необходимые пять степеней свободы перемещения рабочего органа манипулятора достигаются простым раздельным управлением только четырьмя линейными двигателями 14, 15, 16 и 17.With the separate supply of the working fluid to each of the driven movable hydraulic cylinders, a controlled change in the length of the driven movable rod supports 3 or 4 or 5 or 6 occurs, which provides separate kinematics of the movement of the movable platform along each of the four degrees of freedom of the manipulator, which is complemented by the fifth degree of freedom of the working body ( for example, in the form of a docking unit) due to the floating movement of the self-aligning platform 10. As a result, the required five degrees of freedom of movement of the working member of the manipulator are achieved by simple separate control of only four linear motors 14, 15, 16 and 17.

Достигаемый в предлагаемом платформенном стыковочном VIP-манипуляторе положительный эффект заключается в следующем:The positive effect achieved in the proposed platform docking VIP-manipulator is as follows:

1. Упрощается конструкция и упрощается система управления манипулятором с пятью степенями свободы за счет раздельной кинематики только четырех приводных двигателей.1. The design is simplified and the control system of the manipulator with five degrees of freedom is simplified due to the separate kinematics of only four drive motors.

2. Повышается точность и надежность стыковки собираемых в единый узел объектов за счет дополнительной плавающей степени свободы механизма самоустанавливающейся платформы, определяемой конфигурацией стыкуемых объектов.2. The accuracy and reliability of joining the objects assembled into a single unit is increased due to the additional floating degree of freedom of the mechanism of the self-aligning platform, which is determined by the configuration of the joined objects.

Claims (8)

1. Платформенный стыковочный манипулятор, содержащий опорное основание и подвижную платформу, шарнирно соединенные между собой посредством установленных между ними стержневых подвижных опор, образующих с опорным основанием и подвижной платформой замкнутую многоконтурную кинематическую цепь, отличающийся тем, что он снабжен самоустанавливающейся трехшарнирной платформой, опорное основание и подвижная платформа выполнены в форме четырехугольников, вершины которых попарно соединены четырьмя приводными стержневыми подвижными опорами посредством крестовин с перпендикулярно расположенными вращательными кинематическими парами, а самоустанавливающаяся трехшарнирная платформа кинематически связана с подвижной платформой посредством трех промежуточных стержневых подвижных опор и шарнирных соединений.1. A platform docking manipulator containing a support base and a movable platform, pivotally connected to each other by means of rod movable supports installed between them, forming a closed multi-circuit kinematic chain with the support base and the movable platform, characterized in that it is equipped with a self-aligning three-articulated platform, a support base and the movable platform is made in the form of quadrangles, the tops of which are connected in pairs by four driving rod movable supports by means of crosses with perpendicularly located rotational kinematic pairs, and the self-aligning three-articulated platform is kinematically connected to the movable platform by means of three intermediate rod movable supports and articulated joints. 2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что шарнирные соединения выполнены в виде вращательных кинематических пар с параллельными осями углового поворота.2. The manipulator according to claim 1, characterized in that the articulated joints are made in the form of rotational kinematic pairs with parallel axes of angular rotation. 3. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что промежуточные стержневые подвижные опоры самоустанавливающейся платформы выполнены одинаковой длины и установлены параллельно друг другу в одном направлении с образованием с самоустанавливающейся платформой сдвоенного шарнирного параллелограмма.3. A manipulator according to claim 1, characterized in that the intermediate rod movable supports of the caster platform are made of the same length and are installed parallel to each other in the same direction to form a double hinged parallelogram with the caster platform. 4. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что промежуточные стержневые подвижные опоры самоустанавливающейся платформы установлены параллельно друг другу в горизонтальной плоскости в сборке с подвижной платформой манипулятора.4. The manipulator according to claim 1, characterized in that the intermediate rod movable supports of the self-aligning platform are installed parallel to each other in the horizontal plane in the assembly with the movable platform of the manipulator. 5. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что шарнирные соединения выполнены в виде двухподвижных кинематических соединений, состоящих из шарниров с взаимно-перпендикулярными осями их углового поворота.5. The manipulator according to claim 1, characterized in that the hinge joints are made in the form of two-movable kinematic joints, consisting of hinges with mutually perpendicular axes of their angular rotation. 6. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что шарнирные соединения выполнены в виде сферического шарнира, расположенного на одном конце каждой из промежуточных стержневых подвижных опор, и вращательной кинематической пары, расположенной на другом конце каждой из промежуточных стержневых подвижных опор.6. The manipulator of claim. 1, characterized in that the pivot joints are made in the form of a spherical hinge located at one end of each of the intermediate rod movable supports, and a rotational kinematic pair located at the other end of each of the intermediate rod movable supports. 7. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что промежуточные стержневые подвижные опоры выполнены в виде изогнутых гибких пластин, шарнирно соединенных по концам с самоустанавливающейся платформой с одной стороны и с подвижной платформой с другой стороны.7. The manipulator according to claim 1, characterized in that the intermediate rod movable supports are made in the form of curved flexible plates, pivotally connected at the ends with a self-aligning platform on one side and with a movable platform on the other side. 8. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что приводные стержневые подвижные опоры снабжены линейными двигателями, например, в виде подвижных приводных гидроцилиндров.8. The manipulator according to claim. 1, characterized in that the drive rod movable supports are equipped with linear motors, for example, in the form of movable drive hydraulic cylinders.
RU2020123317A 2020-07-07 2020-07-07 Platform docking manipulator RU2751781C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123317A RU2751781C1 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Platform docking manipulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123317A RU2751781C1 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Platform docking manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751781C1 true RU2751781C1 (en) 2021-07-16

Family

ID=77019786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123317A RU2751781C1 (en) 2020-07-07 2020-07-07 Platform docking manipulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751781C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU191807U1 (en) * 2018-07-24 2019-08-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) SPATIAL MECHANISM OF PARALLEL STRUCTURE WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM
RU2722165C1 (en) * 2019-11-19 2020-05-27 Владимир Иванович Пожбелко Spatial platform vip-manipulator
RU198352U1 (en) * 2020-01-21 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) SPATIAL MECHANISM OF PARALLEL STRUCTURE WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU191807U1 (en) * 2018-07-24 2019-08-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) SPATIAL MECHANISM OF PARALLEL STRUCTURE WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM
RU2722165C1 (en) * 2019-11-19 2020-05-27 Владимир Иванович Пожбелко Spatial platform vip-manipulator
RU198352U1 (en) * 2020-01-21 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) SPATIAL MECHANISM OF PARALLEL STRUCTURE WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7090458B2 (en) Planar parallel robot mechanism with two translational degrees of freedom
US4806068A (en) Rotary linear actuator for use in robotic manipulators
RU2400351C2 (en) High-speed parallel-kinematics robot with four degrees of freedom
US4804220A (en) Wrist tendon actuator
RU2722165C1 (en) Spatial platform vip-manipulator
EP1684950A1 (en) Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint
KR20010024978A (en) A device for relative movement of two elements
RU2730345C1 (en) Spherical v-manipulator
ES2357881T3 (en) MODULE FOR THE MANUFACTURE OF AUTOMATED MOBILE STRUCTURES AND A MOBILE MODULAR STRUCTURE.
RU191807U1 (en) SPATIAL MECHANISM OF PARALLEL STRUCTURE WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM
RU2751781C1 (en) Platform docking manipulator
RU2737249C1 (en) Platform mechanism
SU1668784A1 (en) Three-dimensional mechanisn with six degrees of freedom
RU2758391C1 (en) Relative manipulation platform
RU2753064C1 (en) Pivot mechanism
EP0296156A1 (en) Wrist tendon actuator
RU2753217C1 (en) Parallel manipulator with three degrees of freedom
CN208557489U (en) A kind of parallel unit mechanism
RU2758392C1 (en) Spatial g-robot
RU2777123C1 (en) Hinged multiple mechanism
RU2774278C1 (en) Spherical platform folding arm
RU2207461C1 (en) Adjustable spatial leverage
RU2751780C1 (en) Platform manipulator with three degrees of freedom
SU870107A1 (en) Manipulator arm
RU2804700C1 (en) Folding multi-arm robot manipulator