RU2758377C1 - Spatial manipulator - Google Patents

Spatial manipulator Download PDF

Info

Publication number
RU2758377C1
RU2758377C1 RU2021104632A RU2021104632A RU2758377C1 RU 2758377 C1 RU2758377 C1 RU 2758377C1 RU 2021104632 A RU2021104632 A RU 2021104632A RU 2021104632 A RU2021104632 A RU 2021104632A RU 2758377 C1 RU2758377 C1 RU 2758377C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
structural modules
working bodies
spatial
axes
manipulator
Prior art date
Application number
RU2021104632A
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 RU2021104632A priority Critical patent/RU2758377C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758377C1 publication Critical patent/RU2758377C1/en

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

FIELD: robotics.SUBSTANCE: invention relates to robotics and can be used in multi-position machining centers, on assembly lines and in multifunctional technological units. The manipulator contains a support base, a movable actuator with a rotary drive and working bodies. The executive device is made in the form of structural modules kinematically interconnected, assembled in one plane into a closed kinematic chain. The kinematic chain consists of closed triangular contours, each of which is formed from six identical double-hinged links. At the ends of the links, there are cylindrical hinges with perpendicular axes of rotation. Each side of the closed loop consists of two double-hinged links. Working bodies are installed on structural modules.EFFECT: invention simplifies the design and assembly of the manipulator and expands its working area.9 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с пространственным движением рабочих органов и может найти применение в многопозиционных обрабатывающих центрах, сборочных конвейерах для одновременной сборки нескольких узлов, многофункциональных технологических установках и хирургической медицине.The invention relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to the spatial manipulation mechanisms of robots with the spatial movement of working bodies and can be used in multi-position machining centers, assembly lines for the simultaneous assembly of several units, multifunctional technological units and surgical medicine.

Известен пространственный манипулятор, содержащий опорное основание и подвижное исполнительное устройство с приводом, выполненное в виде выходного звена с одним рабочим органом, установленным на подвижной платформе и соединенным с опорным основанием через 12 сложных сферических шарниров, 6 подвижных стержневых опор, управляемых системой из 6 приводных двигателей (книга Вульфсон И.И. и др. «Механика машин», Москва: Высшая школа, 1996, схема манипулятора на рис. 1.20, с. 28) - аналог.Known spatial manipulator containing a support base and a movable actuator with a drive, made in the form of an output link with one working body mounted on a movable platform and connected to the support base through 12 complex spherical hinges, 6 movable rod supports controlled by a system of 6 drive motors (Book II Wolfson et al. "Mechanics of Machines", Moscow: Higher School, 1996, manipulator diagram in Fig. 1.20, p. 28) - analogue.

Недостатками известного пространственного манипулятора являются сложность конструкции, большие пространственные габариты, возможность привода только одного рабочего органа и сложная система управления одновременно всеми шестью приводными двигателями.The disadvantages of the known spatial manipulator are the complexity of the design, large spatial dimensions, the ability to drive only one working body and a complex control system for all six drive motors simultaneously.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению, является пространственный манипулятор, содержащий опорное основание и подвижное исполнительное устройство с вращательным приводом выполненное в виде подвижной платформы с одним рабочим органом, кинематически связанной с опорным основанием через 25 многошарнирных звеньев, 12 сложных сферических шарниров, 24 цилиндрических шарнира, требующих для управления только одним рабочим органом в пределах его ограниченного рабочего пространства вращения сразу 6 приводных двигателей (книга Смелягин А.И. «Структура машин, механизмов и конструкций» / Учебное пособие. - Москва, ИНФА-М, 2019, с. 154, рис. 2.74 со схемой манипулятора) - прототип.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a spatial manipulator containing a support base and a movable actuator with a rotary drive, made in the form of a movable platform with one working body, kinematically connected to the support base through 25 multi-hinged links, 12 complex spherical hinges , 24 cylindrical hinges, requiring only one working body within its limited working space to rotate 6 drive motors at once (book Smelyagin A.I. "Structure of machines, mechanisms and structures" / Textbook. - Moscow, INFA-M, 2019 , p. 154, Fig. 2.74 with a manipulator circuit) - a prototype.

Недостатками указанного пространственного манипулятора являются сложность конструкции и ее пространственной сборки (из 25 многошарнирных рычагов и 6 приводных двигателей), большие пространственные габариты, вес и трудоемкость изготовления; ограниченное рабочее пространство из-за установки только одного рабочего органа и сложная система управления только одного рабочего органа и сложная система управления сразу шестью приводными двигателями для перемещения только одного рабочего органа приводит к низкой функциональности и ограничивает его применение в разных областях техники.The disadvantages of the specified spatial manipulator are the complexity of the design and its spatial assembly (from 25 multi-hinged levers and 6 drive motors), large spatial dimensions, weight and labor intensity of manufacture; limited working space due to the installation of only one working body and a complex control system for only one working body and a complex control system for six drive motors at once to move only one working body leads to low functionality and limits its application in various fields of technology.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции пространственного манипулятора; упрощении его сборки за счет ее выполнения только в одной плоскости и снижении его пространственных габаритов; упрощении системы управления манипулятором и расширении его рабочей зоны и функциональности за счет применения только одного приводного двигателя для пространственного перемещения одновременно нескольких рабочих органов.The invention is based on the technical problem of simplifying the design of the spatial manipulator; simplification of its assembly due to its implementation only in one plane and reduction of its spatial dimensions; simplification of the manipulator control system and expansion of its working area and functionality due to the use of only one drive motor for spatial movement of several working bodies at the same time.

Получение технического результата достигается за счет того, что предлагаемый пространственный W-манипулятор содержит опорное основание и подвижное исполнительное устройство с вращательным приводом, выполненное в виде набора кинематически связанных между собой структурных модулей, образованных из шести одинаковых шарнирных соединительных рычагов, собираемых в одной плоскости в замкнутую кинематическую цепь, состоящую из замкнутых контуров треугольной формы, каждая из сторон которых состоит из двух одинаковых двухшарнирных звеньев с расположенными на их концах цилиндрическими шарнирами с попарно перпендикулярными осями вращения соединяемых звеньев, сблокированными с рабочими органами, а вершины смежных структурных модулей соединены между собой посредством цилиндрических шарниров с параллельными осями вращения.The technical result is achieved due to the fact that the proposed spatial W-manipulator contains a support base and a movable actuator with a rotary drive, made in the form of a set of kinematically interconnected structural modules formed from six identical articulated connecting levers assembled in one plane into a closed a kinematic chain consisting of closed triangular contours, each of the sides of which consists of two identical double-hinged links with cylindrical hinges located at their ends with pairwise perpendicular axes of rotation of the connected links interlocked with the working bodies, and the tops of adjacent structural modules are interconnected by means of cylindrical hinges with parallel axes of rotation.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8 и фиг. 9.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 and FIG. nine.

На фиг. 1 изображен общий вид пространственного W-манипулятора, содержащего опорное основание 1 и подвижное исполнительное устройство, выполненное в виде набора, например, из двух структурных модулей, образованных из шести одинаковых шарнирных соединительных рычагов 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 3, 4, 7, 8, 9, 10; собираемых в одной плоскости «zOx» в замкнутую кинематическую цепь, состоящую из замкнутых контуров треугольной формы Е1Е2Е3 и Е2Е3Е4, каждая из сторон которых (например, сторона Е1Е3) состоит из двух одинаковых двухшарнирных звеньев (например, 5 и 6) с расположенными на их концах цилиндрическими шарнирами Е1, O2 и O2, Е3 с попарно перпендикулярными осями вращения соединяемых звеньев (например, ось Е1 перпендикулярна оси O2, ось Е3 перпендикулярна оси O3, а ось Е2 перпендикулярна оси О1).FIG. 1 shows a general view of a spatial W-manipulator containing a support base 1 and a movable actuator made in the form of a set, for example, of two structural modules formed from six identical articulated connecting levers 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 3 , 4, 7, 8, 9, 10; collected in one plane "zOx" into a closed kinematic chain, consisting of closed triangular contours E 1 E 2 E 3 and E 2 E 3 E 4 , each side of which (for example, side E 1 E 3 ) consists of two identical double-hinged links (for example, 5 and 6) with cylindrical hinges E 1 , O 2 and O 2 , E 3 located at their ends with pairwise perpendicular axes of rotation of the connected links (for example, the E 1 axis is perpendicular to the O 2 axis, the E 3 axis is perpendicular to the O axis 3 , and the E 2 axis is perpendicular to the O 1 axis).

Оси цилиндрических шарниров О1, O2 и O3 пересекаются между собой в точке А внутри одного структурного модуля, а оси цилиндрических шарниров O3, O4 и O5 пересекаются между собой в точке В внутри другого смежного структурного модуля; при этом обе точки пересечения А и В расположены в общей плоскости сборки «xOz». Вершины собираемых смежных структурных модулей связаны между собой посредством цилиндрических шарниров O2, O4 и O5 сблокированы с разными рабочими органами 11, 12 и 13. Один из структурных модулей снабжены приводной вращательной кинематической парой О1 для образования пространственного манипулятора с тремя рабочими органами с приводом от одного ведущего звена 2.The axes of the cylindrical hinges O 1 , O 2 and O 3 intersect at point A inside one structural module, and the axes of the cylindrical hinges O 3 , O 4 and O 5 intersect at point B inside another adjacent structural module; while both points of intersection A and B are located in the common plane of the assembly "xOz". The tops of the assembled adjacent structural modules are interconnected by means of cylindrical hinges O 2 , O 4 and O 5 are interlocked with different working bodies 11, 12 and 13. One of the structural modules is equipped with a drive rotary kinematic pair O 1 to form a spatial manipulator with three working bodies with driven by one driving link 2.

Положение сборки звеньев структурных модулей в одной плоскости «xOz» представлено на фиг. 1, а). Рабочее положение звеньев структурных модулей в пространстве «х - у - z» с пересечением осей цилиндрических шарниров О1, O2 и O3 (в пространственной точке С) и осей цилиндрических шарниров Е1, Е2 и Е3 (в пространственной точке D) представлено на фиг. 1, б).The position of the assembly of the links of the structural modules in one plane "xOz" is shown in FIG. 1, a). The working position of the links of the structural modules in the space "x - y - z" with the intersection of the axes of the cylindrical hinges O 1 , O 2 and O 3 (at the spatial point C) and the axes of the cylindrical hinges E 1 , E 2 and E 3 (at the spatial point D ) is shown in Fig. 1, b).

На фиг. 2 представлен вариант выполнения пространственного W-манипулятора, в котором смежные между собой структурные модули установлены с возможностью относительного углового разворота на оси соединяющего их цилиндрического шарнира О6 и их последующей фиксации между собой посредством фиксаторов 14.FIG. 2 shows an embodiment of a spatial W-manipulator, in which adjacent structural modules are installed with the possibility of relative angular rotation on the axis of the cylindrical hinge O 6 connecting them and their subsequent fixation with each other by means of latches 14.

На фиг. 3 представлен вариант выполнения пространственного W-манипулятора, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде параллельной сборки между собой в одной плоскости «xOz» трех смежных одинаковых структурных модулей, выполненных с расположенными посередине их сторон и пересекающимися между собой осями цилиндрических шарниров O2, O4, O5 и О1, O2, O3, а также O3, О6, O7 для образования пространственного манипулятора с приводной вращательной кинематической парой О1 и четырьмя рабочими органами 15, 16, 17 и 18.FIG. 3 shows an embodiment of a spatial W-manipulator, in which a closed kinematic chain is made in the form of a parallel assembly among themselves in one plane "xOz" of three adjacent identical structural modules made with their sides located in the middle and intersecting with each other axes of cylindrical hinges O 2 , O 4 , O 5 and O 1, O 2 , O 3 , as well as O 3 , O 6 , O 7 to form a spatial manipulator with a driven rotary kinematic pair O 1 and four working bodies 15, 16, 17 and 18.

На фиг. 4 представлен вариант выполнения пространственного W-манипулятора, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде последовательной сборки между собой в одной плоскости «xOz» четырех структурных модулей, выполненных в виде одинаковых равносторонних треугольников Е1Е2Е3, Е2Е3Е4, Е3Е4Е5 и E3E5E6, оси цилиндрических шарниров которых сблокированы с пятью рабочими органами 19, 20, 21, 22 и 23.FIG. 4 shows an embodiment of a spatial W-manipulator, in which a closed kinematic chain is made in the form of a sequential assembly among themselves in one plane "xOz" of four structural modules made in the form of identical equilateral triangles E 1 E 2 E 3 , E 2 E 3 E 4 , E 3 E 4 E 5 and E 3 E 5 E 6 , the axes of the cylindrical hinges of which are interlocked with five working bodies 19, 20, 21, 22 and 23.

На фиг. 5 представлен вариант выполнения пространственного W-манипулятора, в котором структурные модули Е1Е2Е3 и Е4Е5Е6 сблокированы со сторонами шарнирного пятизвенника 24, установленного на поворотную платформу 25, ось вращения которой расположена в плоскости сборки «xOz» упомянутых структурных модулей для образования пространственного манипулятора с четырьмя рабочими органами 26, 27, 28 и 29.FIG. 5 shows an embodiment of a spatial W-manipulator, in which the structural modules E 1 E 2 E 3 and E 4 E 5 E 6 are interlocked with the sides of the hinged five-link bar 24 mounted on a rotary platform 25, the axis of rotation of which is located in the assembly plane "xOz" of the mentioned structural modules for the formation of a spatial manipulator with four working bodies 26, 27, 28 and 29.

На фиг. 6 представлен вариант выполнения пространственного W-манипулятора, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде сборки в одной плоскости «xOz» двух смежных структурных модулей Е1Е2Е3 и Е2Е3Е4, один из которых Е1Е2Е3 сблокирован с шарнирным четырехзвенником 30, в котором оси всех четырех цилиндрических шарниров E5, Е6, Е7 и Е8 пересекаются между собой в плоскости сборки «xOz» в одной точке М, совпадающей с центром четырехзвенника 30 для образования пространственного манипулятора с тремя рабочими органами 31, 32, 33.FIG. 6 shows an embodiment of a spatial W-manipulator, in which a closed kinematic chain is made in the form of an assembly in one plane "xOz" of two adjacent structural modules E 1 E 2 E 3 and E 2 E 3 E 4 , one of which is E 1 E 2 E 3 is interlocked with a four-link hinge 30, in which the axes of all four cylindrical hinges E 5 , E 6 , E 7 and E 8 intersect in the assembly plane "xOz" at one point M coinciding with the center of the four-link link 30 to form a spatial manipulator with three working bodies 31, 32, 33.

На фиг. 7 представлен вариант выполнения W-манипулятора, в котором структурные модули выполнены в виде равносторонних треугольников разного размера Е1Е2Е3 и Е4Е5Е6 и установлены по окружности поворотной платформы 34, ось вращения которой и оси симметрии всех структурных модулей расположены в одной плоскости из сборки «xOz» для образования пространственного манипулятора с четырьмя рабочими органами 35, 36, 37,38.FIG. 7 shows an embodiment of a W-manipulator, in which the structural modules are made in the form of equilateral triangles of different sizes E 1 E 2 E 3 and E 4 E 5 E 6 and are installed around the circumference of the turntable 34, the axis of rotation of which and the axes of symmetry of all structural modules are located in one plane from the assembly "xOz" to form a spatial manipulator with four working bodies 35, 36, 37, 38.

На фиг. 8 представлен вариант выполнения пространственного W-манипулятора, в котором структурные модули Е1Е2Е3 и Е2Е3Е4 кинематически связаны с опорным основанием 39 через шарнирно-скрещивающиеся попарно между собой одинаковые соединительные двухплечие рычаги 40, 41 и через шарнирный параллелограмм 42 для образования прямолинейно-направляющего пространственного манипулятора с тремя рабочими органами 43, 44 и 45, в котором двухплечие рычаги 40 и 41 выполнены симметричными с одинаковой длиной плеч NM=MF относительно соединяющего их центрального шарнира М.FIG. 8 shows an embodiment of a spatial W-manipulator, in which the structural modules E 1 E 2 E 3 and E 2 E 3 E 4 are kinematically connected to the support base 39 through the identical connecting two-arm levers 40, 41 that are articulated in pairs with each other and through the articulated parallelogram 42 to form a rectilinear-guiding spatial manipulator with three working bodies 43, 44 and 45, in which the two-arm levers 40 and 41 are symmetrical with the same length of arms NM = MF relative to the central hinge M.

На фиг. 9 представлен вариант выполнения W-манипулятора, с кинематической связью структурных модулей Е1Е2Е3 и Е2Е3Е4 с опорным основанием 46 через шарнирный параллелограмм 47 и одинаковые шарнирно-скрещивающиеся попарно между собой несимметричные двухплечие рычаги 48 и 49 с неодинаковой длиной плеч согласно их неравенства NM>MF для образования окружности-направляющего пространственного манипулятора с тремя рабочими органами 50, 51 и 52.FIG. 9 shows an embodiment of a W-manipulator, with a kinematic connection of structural modules E 1 E 2 E 3 and E 2 E 3 E 4 with a support base 46 through an articulated parallelogram 47 and the same asymmetrical two-arm levers 48 and 49 that are articulated in pairs with each other, with unequal the length of the arms according to their inequality NM> MF for the formation of a circle-guiding spatial manipulator with three working bodies 50, 51 and 52.

Работа представленного W-манипулятора заключается в следующем:The work of the presented W-arm is as follows:

Вращение ведущего вала в W-манипуляторе преобразуется в пространственное движение в координатах «х - у - z» одновременно нескольких рабочих органов, что расширяет рабочее пространство манипулятора, повышает его производительность и упрощает систему управления. Особенностью W-манипулятора является его сборка из плоских структурных модулей, состоящий из набора одинаковых двухшарнирных звеньев и работа в пространстве. Указанный внутри цикловой переход от плоской конструкции структурных модулей (фиг. 1, а)) в пространственной конструкции расположения звеньев пространственных модулей и связанных с ними рабочих органов (фиг. 1, б)) производится без разборки узлов W-манипулятора путем простого поворота ведущего звена 2 вокруг оси O1.The rotation of the drive shaft in the W-manipulator is converted into spatial motion in coordinates "x - y - z" of several working bodies simultaneously, which expands the working space of the manipulator, increases its productivity and simplifies the control system. A feature of the W-manipulator is its assembly of flat structural modules, consisting of a set of identical double-hinged links and work in space. The indicated inside cyclic transition from the flat design of structural modules (Fig. 1, a)) in the spatial structure of the arrangement of the links of the spatial modules and associated working bodies (Fig. 1, b)) is made without disassembling the W-manipulator units by simply turning the driving link 2 around the O axis 1 .

При вращении ведущего звена каждой из установленных в структурных модулях W-манипулятора рабочих органов совершает различное сложное вращательное движение вокруг нескольких осей в рабочем пространстве в координатах «х - у - z». Например, применительно к пространственному W-манипулятора на фиг. 1:When the driving link rotates, each of the working bodies installed in the structural modules of the W-manipulator performs a different complex rotational movement around several axes in the working space in the coordinates "x - y - z". For example, referring to the W-arm in FIG. 1:

1) Рабочий орган 11 совершает сложное движение, состоящее из вращения вокруг двух осей (вокруг параллельной оси Е1 и вокруг пересекающейся оси O2).1) The working body 11 performs a complex movement, consisting of rotation around two axes (around the parallel axis E 1 and around the intersecting axis O 2 ).

2) Рабочий орган 12 совершает сложное движение, состоящее из вращения вокруг трех осей (вокруг двух пересекающихся осей O1; O4 и параллельной оси Е2).2) The working body 12 performs a complex movement consisting of rotation around three axes (around two intersecting axes O 1 ; O 4 and parallel to the E 2 axis).

3) Рабочий орган 13 совершает сложное движение, состоящее из вращения вокруг пяти осей (вокруг трех пересекающихся осей O1, O4, O5 и двух параллельных осей Е2, E4).3) The working body 13 performs a complex movement consisting of rotation around five axes (around three intersecting axes O 1 , O 4 , O 5 and two parallel axes E 2 , E 4 ).

Подвижность F механизма W-манипулятора, составленного из смежных структурных модулей количеством K (например, K=2 в схемах на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 6, фиг. 8, фиг. 9 или K=3 в схеме на фиг. 3; или K=4 в схеме на фиг. 4), можно рассчитать по предлагаемой автором простой формуле:The mobility F of the mechanism of the W-manipulator, composed of adjacent structural modules with the number of K (for example, K = 2 in the diagrams in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 6, Fig. 8, Fig. 9 or K = 3 in the diagram in Fig. . 3; or K = 4 in the scheme in Fig. 4), can be calculated using the simple formula proposed by the author:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- общее число звеньев замкнутой кинематической цепи (в виде двухшарнирных соединительных рычагов), применяемых для сборки структурных модулей;where
Figure 00000002
- the total number of links of a closed kinematic chain (in the form of double-hinged connecting levers) used to assemble structural modules;

K - число образующихся в кинематической цепи замкнутых контуров (равное количеству установленных в W-манипуляторе смежных структурных модулей).K is the number of closed loops formed in the kinematic chain (equal to the number of adjacent structural modules installed in the W-manipulator).

Например, для представленного на фиг. 1 варианта пространственного W-манипулятора (содержащего

Figure 00000002
=10 общее число звеньев для сборки K=2 смежных структурных модулей Е1Е2Е3 и Е2Е3Е4) по формуле (1) получаем:For example, for the example shown in FIG. 1 variant of the spatial W-arm (containing
Figure 00000002
= 10 total number of links for assembly K = 2 adjacent structural modules E 1 E 2 E 3 and E 2 E 3 E 4 ) according to the formula (1) we obtain:

F=

Figure 00000002
-4K-1=10-4*2-1=1,F =
Figure 00000002
-4K-1 = 10-4 * 2-1 = 1,

что подтверждает работоспособность предлагаемого W-манипулятора.which confirms the efficiency of the proposed W-manipulator.

Достигаемый в предлагаемом пространственном W-манипулятора положительный эффект заключается в следующем:The positive effect achieved in the proposed spatial W-manipulator is as follows:

1. Упрощение конструкции, простая сборка в плоскости и работа в пространстве.1. Simplification of the structure, simple assembly in the plane and work in space.

2. Снижение веса, пространственных габаритов и компактность в нерабочем состоянии.2. Reduced weight, space dimensions and compactness when not in operation.

3. Расширение рабочего пространства и упрощение системы управления за счет одновременного привода нескольких разных рабочих органов для их движения в пространстве с применением одного двигателя.3. Expansion of the working space and simplification of the control system due to the simultaneous drive of several different working bodies for their movement in space using one engine.

4. Расширение функциональности за счет сочетания работы в полном пространстве с возможностью компактного складывания только в одной плоскости, что расширяет области применения манипулятора в разных областях техники.4. Expansion of functionality by combining work in full space with the possibility of compact folding in only one plane, which expands the scope of the manipulator in various fields of technology.

5. Автоматический внутри цикловой переход (простым поворотом ведущего звена) от плоской компактной конструкции W-манипулятора (фиг. 1, а) - требуемой при сборке, транспортировке и хранении) к пространственной конструкции (фиг. 1, б) - для работы во всем пространстве «х - у - z»), который производится без разборки и обратной сборки всего манипулятора.5. Automatic inside the cycle transition (by simply turning the driving link) from the flat compact design of the W-manipulator (Fig. 1, a) - required for assembly, transportation and storage) to the spatial structure (Fig. 1, b) - for work throughout space "x - y - z"), which is performed without disassembling and reassembling the entire manipulator.

Claims (9)

1. Пространственный манипулятор, содержащий опорное основание, подвижное исполнительное устройство с вращательным приводом и рабочие органы, отличающийся тем, что подвижное исполнительное устройство выполнено в виде кинематически связанных между собой структурных модулей, собранных в одной плоскости в замкнутую кинематическую цепь, состоящую из замкнутых контуров треугольной формы, каждый из которых образован из шести одинаковых двухшарнирных звеньев с расположенными на их концах цилиндрическими шарнирами с перпендикулярными осями вращения, при этом каждая из сторон упомянутого замкнутого контура состоит из двух упомянутых двухшарнирных звеньев, а рабочие органы установлены на структурных модулях.1. A spatial manipulator containing a support base, a movable actuator with a rotary drive and working bodies, characterized in that the movable actuator is made in the form of kinematically interconnected structural modules assembled in one plane into a closed kinematic chain consisting of closed triangular loops forms, each of which is formed of six identical double-hinged links with cylindrical hinges located at their ends with perpendicular axes of rotation, with each side of the said closed loop consisting of the two mentioned double-hinged links, and the working bodies are installed on structural modules. 2. Пространственный манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит три рабочих органа, замкнутая кинематическая цепь состоит из двух одинаковых структурных модулей, а оси трех цилиндрических шарниров каждого структурного модуля пересекаются в одной точке внутри структурного модуля, при этом один из упомянутых структурных модулей сблокирован с опорным основанием и снабжен приводной вращательной кинематической парой, а три рабочих органа сблокированы с осями трех цилиндрических шарниров из упомянутых выше цилиндрических шарниров двух структурных модулей.2. The spatial manipulator according to claim 1, characterized in that it contains three working bodies, the closed kinematic chain consists of two identical structural modules, and the axes of three cylindrical hinges of each structural module intersect at one point inside the structural module, with one of the mentioned structural modules are interlocked with the support base and equipped with a drive rotary kinematic pair, and three working bodies are interlocked with the axes of three cylindrical hinges from the above-mentioned cylindrical hinges of two structural modules. 3. Пространственный манипулятор по п. 2, отличающийся тем, структурные модули установлены с возможностью относительного углового разворота на оси соединяющего их цилиндрического шарнира и последующей фиксации между собой.3. A spatial manipulator according to claim. 2, characterized in that the structural modules are installed with the possibility of relative angular rotation on the axis of the cylindrical hinge connecting them and subsequent fixation to each other. 4. Пространственный манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит четыре рабочих органа, а замкнутая кинематическая цепь состоит из трех одинаковых структурных модулей. 4. The spatial manipulator according to claim 1, characterized in that it contains four working bodies, and the closed kinematic chain consists of three identical structural modules. 5. Пространственный манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит пять рабочих органов, а замкнутая кинематическая цепь состоит из последовательно собранных четырех структурных модулей, а рабочие органы сблокированы с осями цилиндрических шарниров упомянутых четырех структурных модулей. 5. The spatial manipulator according to claim 1, characterized in that it contains five working bodies, and the closed kinematic chain consists of four structural modules sequentially assembled, and the working bodies are interlocked with the axes of the cylindrical hinges of the four structural modules. 6. Пространственный манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит четыре рабочих органа, а структурные модули сблокированы со сторонами шарнирного пятизвенника, установленного на платформе, имеющей возможность поворота вокруг оси вращения, расположенной в плоскости сборки структурных модулей. 6. The spatial manipulator according to claim 1, characterized in that it contains four working bodies, and the structural modules are interlocked with the sides of a hinged five-link bar mounted on a platform that can be rotated around an axis of rotation located in the plane of the assembly of structural modules. 7. Пространственный манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит три рабочих органа, а замкнутая кинематическая цепь состоит из двух структурных модулей, один из которых сблокирован с шарнирным четырехзвенником, в котором оси всех четырех цилиндрических шарниров пересекаются между собой в плоскости в одной точке, совпадающей с центром упомянутого шарнирного четырехзвенника. 7. The spatial manipulator according to claim 1, characterized in that it contains three working bodies, and the closed kinematic chain consists of two structural modules, one of which is interlocked with a four-link hinge, in which the axes of all four cylindrical hinges intersect in a plane in one point coinciding with the center of the mentioned four-link hinge. 8. Пространственный манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит разные рабочие органы, а структурные модули кинематически связаны с опорным основанием посредством попарно скрещивающихся между собой одинаковых соединительных двуплечих рычагов и шарнирного параллелограмма, выполненного с приводной вращательной кинематической парой, при этом соединительные двуплечие рычаги выполнены с плечами одинаковой длины, расположенными симметрично относительного соединяющего их цилиндрического шарнира с обеспечением прямолинейного перемещения структурных модулей с разными рабочими органами.8. The spatial manipulator according to claim 1, characterized in that it contains different working bodies, and the structural modules are kinematically connected to the support base by means of pairwise crossing identical connecting two-arm levers and an articulated parallelogram made with a drive rotary kinematic pair, while connecting the two-armed levers are made with arms of the same length, located symmetrically relative to the cylindrical hinge connecting them, ensuring the rectilinear movement of structural modules with different working bodies. 9. Пространственный манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит разные рабочие органы, а структурные модули кинематически связаны с опорным основанием посредством попарно скрещивающихся между собой одинаковых соединительных двуплечих рычагов и шарнирного параллелограмма, выполненного с приводной вращательной парой, при этом соединительные двуплечие рычаги выполнены с плечами неодинаковой длины, расположенными относительно соединяющего их цилиндрического шарнира, с обеспечением перемещения структурных модулей с разными рабочими органами по окружности.9. The spatial manipulator according to claim 1, characterized in that it contains different working bodies, and the structural modules are kinematically connected to the support base by means of pairwise crossing between each other identical connecting two-armed levers and an articulated parallelogram made with a rotary drive pair, while the connecting two-arms the levers are made with shoulders of unequal length, located relative to the cylindrical hinge connecting them, ensuring the movement of structural modules with different working bodies around the circumference.
RU2021104632A 2021-02-24 2021-02-24 Spatial manipulator RU2758377C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104632A RU2758377C1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 Spatial manipulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104632A RU2758377C1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 Spatial manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758377C1 true RU2758377C1 (en) 2021-10-28

Family

ID=78466459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104632A RU2758377C1 (en) 2021-02-24 2021-02-24 Spatial manipulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758377C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7367772B2 (en) * 2002-07-09 2008-05-06 Amir Khajepour Light weight parallel manipulators using active/passive cables
RU170930U1 (en) * 2016-04-19 2017-05-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM
RU182801U1 (en) * 2018-04-17 2018-09-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) MANIPULATOR WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM
RU2722165C1 (en) * 2019-11-19 2020-05-27 Владимир Иванович Пожбелко Spatial platform vip-manipulator
US10710249B2 (en) * 2016-10-17 2020-07-14 Shenzhen Institutes Of Advanced Technology Chinese Academy Of Sciences 3 DOF parallel mechanism with 3 branched-chains

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7367772B2 (en) * 2002-07-09 2008-05-06 Amir Khajepour Light weight parallel manipulators using active/passive cables
RU170930U1 (en) * 2016-04-19 2017-05-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM
US10710249B2 (en) * 2016-10-17 2020-07-14 Shenzhen Institutes Of Advanced Technology Chinese Academy Of Sciences 3 DOF parallel mechanism with 3 branched-chains
RU182801U1 (en) * 2018-04-17 2018-09-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) MANIPULATOR WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM
RU2722165C1 (en) * 2019-11-19 2020-05-27 Владимир Иванович Пожбелко Spatial platform vip-manipulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109848975B (en) Rope-driven series-parallel hybrid mechanism heavy-load mechanical arm
RU2722165C1 (en) Spatial platform vip-manipulator
RU2730345C1 (en) Spherical v-manipulator
CN111515925B (en) Multi-motion-mode parallel robot mechanism with motion bifurcation closed chain
RU2758377C1 (en) Spatial manipulator
CN104875193A (en) 1T&(1T2R)&1R completely isotropic parallel serial robot mechanism
CN109079760B (en) Foldable and foldable space truss catching device
RU2765030C1 (en) Folding joint manipulator
CN111870287A (en) Extensible 2R1T remote motion center mechanism
RU152604U1 (en) SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM
RU2751778C1 (en) Platform robot
RU2651781C1 (en) Industrial purpose tripod manipulator
RU2720270C1 (en) Folding mechanism with six degrees of freedom
RU2776578C1 (en) Symmetrical platform manipulator with three degrees of freedom
RU2759552C1 (en) Spatial platform folding manipulator
RU2753064C1 (en) Pivot mechanism
RU2758607C1 (en) Platform manipulator
RU2751781C1 (en) Platform docking manipulator
RU2758385C1 (en) Circular spatial spherical manipulator
RU2765386C1 (en) Articulated mechanism of variable structure
RU2774279C1 (en) Flat-spatial three-platform manipulator
RU2674357C1 (en) Spatial mechanism for micropositioning
RU2751780C1 (en) Platform manipulator with three degrees of freedom
RU2751777C1 (en) Multi-circuit hinge mechanism
RU2784764C1 (en) Spatial parallelogram mechanism of manipulator