RU2800734C1 - Трехподвижный реконфигурируемый сферический механизм с круговой направляющей - Google Patents
Трехподвижный реконфигурируемый сферический механизм с круговой направляющей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800734C1 RU2800734C1 RU2023103786A RU2023103786A RU2800734C1 RU 2800734 C1 RU2800734 C1 RU 2800734C1 RU 2023103786 A RU2023103786 A RU 2023103786A RU 2023103786 A RU2023103786 A RU 2023103786A RU 2800734 C1 RU2800734 C1 RU 2800734C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circular guide
- rod
- platform
- spherical
- lever
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к механическим системам параллельной структуры. Трехподвижный реконфигурируемый сферический механизм с круговой направляющей включает стойку в виде круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и платформу, между которыми установлены три кинематические цепи, включающие каретки с зубчатыми колесами и рычаги, сопряженные между собой вращательными шарнирами. В каждой кинематической цепи между рычагом и платформой посредством вращательных шарниров установлены шатун и палец. Геометрические оси вращательных шарниров между кареткой и рычагом, рычагом и шатуном, шатуном и пальцем в каждой кинематической цепи параллельны друг другу. В центре круговой направляющей установлена дополнительная кинематическая цепь, состоящая из штанги и стержня, жестко сопряженного с платформой. Штанга образует с круговой направляющей поступательный шарнир, а со стержнем - сферический шарнир. Оси вращательных шарниров между пальцами и платформой пересекаются в центре сферического шарнира. Достигается расширение области применения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к механическим системам параллельной структуры, применяемым при проведении технологических и исследовательских процедур.
Известен трехподвижный сферический механизм параллельной структуры [Wu G., Caro S., Bai S., Kepler J. Dynamic modeling and design optimization of a 3-DOF spherical parallel manipulator. Robotics and Autonomous Systems, 62(10), 1377-1386, 2014, Fig. 1а]. Механизм включает в свой состав неподвижное звено (стойку) и выходное звено (платформу), между которыми установлены три кинематические цепи, каждая из которых включает по два рычага, выполненные сферическими. При этом все шарниры механизма выполнены вращательными, оси которых пересекаются в одной точке. Недостатком данного механизма является ограниченный угол поворота выходного звена вокруг оси, перпендикулярной стойке. Это недостаток ограничивает возможности применения данного механизма в технике.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является трехподвижный сферический манипулятор параллельной структуры с круговой направляющей [Wu G., Caro S., Bai S., Kepler J. Dynamic modeling and design optimization of a 3-DOF spherical parallel manipulator. Robotics and Autonomous Systems, 62(10), 1377-1386, 2014, Fig. 2b]. Он состоит из неподвижной круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и выходного звена (платформы), между которыми установлены три кинематические цепи, включающие каретки с зубчатыми колесами и рычаги, выполненные сферическими. При этом каретки и рычаги сопряжены вращательными шарнирами, оси которых пересекаются в одной точке.
Данный манипулятор принимается за прототип предлагаемого изобретения. Недостатком прототипа является отсутствие возможности изменения центра сферического движения, что сокращает число реализуемых разнотипных траекторий движения выходного звена. Кроме этого использование сферических звеньев в качестве рычагов усложняет процесс изготовления и сборки данного манипулятора, т.к. требуется повышенная точность изготовления.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании такого механизма, в котором могла быть реализована возможность изменения центра сферического движения, а кинематические цепи не включали сферические звенья.
Данная проблема решается тем, что в предлагаемом трехподвижном реконфигурируемом сферическом механизме с круговой направляющей, включающем стойку в виде круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и платформу, между которыми установлены три кинематические цепи, включающие каретки с зубчатыми колесами и рычаги, сопряженные между собой вращательными шарнирами, согласно изобретению, в каждой кинематической цепи между рычагом и платформой посредством вращательных шарниров установлены шатун и палец, причем геометрические оси вращательных шарниров между кареткой и рычагом, рычагом и шатуном, шатуном и пальцем в каждой кинематической цепи параллельны друг другу, а в центре круговой направляющей установлена дополнительная кинематическая цепь, состоящая из штанги и стержня, жестко сопряженного с платформой, при этом штанга образует с круговой направляющей поступательный шарнир, а со стержнем сферический шарнир, причем оси вращательных шарниров между пальцами и платформой пересекаются в центре сферического шарнира.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в возможности изменения центра сферического движения для увеличения числа реализуемых разнотипных траекторий выходного звена, а также в более простой геометрии звеньев кинематических цепей.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана модель трехподвижного реконфигурируемого сферического механизма с круговой направляющей. Механизм включает круговую направляющую 1 с нарезанными на ней зубьями, выполненную неподвижной, и выходное звено (платформу) 9, между которыми установлены три кинематические цепи, состоящие из кареток 3 с зубчатыми колесами 2, рычагов 4, шатунов 5 и пальцев 6, а также одну кинематическую цепь, расположенную в центре круговой направляющей 1 и состоящую из штанги 7 и стержня 8, жестко сопряженного с платформой 9. Рычаги 4 и шатуны 5 выполнены плоскими.
Зубчатые колеса 2 и 3 являются приводными звеньями, которым задаются входные движения. Звенья 1 и 2 образуют зубчатое зацепление. Звенья 1 и 3; 3 и 4; 4 и 5; 5 и 6; 6 и 9 образуют вращательные шарниры. Звенья 1 и 7 образуют поступательный шарнир. Звенья 7 и 8 образуют сферический шарнир. Геометрические оси вращательных шарниров 6-9 пересекаются в центре сферического шарнира 7-8.
Принцип работы предлагаемого механизма заключается в следующем. При задании движения зубчатым колесам 2, каретки 3 смещаются относительно неподвижной круговой направляющей 1. Движение от кареток 3 передается рычагам 4, затем шатунам 5 и далее пальцам 6, ориентирующим платформу 9. При этом ограничения на движение платформы 9 накладываются центральной кинематической цепью, которая оставляет ей три вращательных степени свободы. Реконфигурация механизма (изменение центра сферического движения) обеспечивается за счет вертикального смещения штанги 7 относительно круговой направляющей 1. В этом случае центр сферического шарнира 7-8 может быть установлен на заданной высоте.
Предлагаемый механизм может быть применен для позиционирования различных объектов при проведении технологических или исследовательских операций, а также при выполнении процедур, требующих полный (неограниченный) поворот вокруг вертикальной оси.
Claims (1)
- Трехподвижный реконфигурируемый сферический механизм с круговой направляющей, включающий стойку в виде круговой направляющей с нарезанными на ней зубьями и платформу, между которыми установлены три кинематические цепи, включающие каретки с зубчатыми колесами и рычаги, сопряженные между собой вращательными шарнирами, отличающийся тем, что в каждой кинематической цепи между рычагом и платформой посредством вращательных шарниров установлены шатун и палец, причем геометрические оси вращательных шарниров между кареткой и рычагом, рычагом и шатуном, шатуном и пальцем в каждой кинематической цепи параллельны друг другу, а в центре круговой направляющей установлена дополнительная кинематическая цепь, состоящая из штанги и стержня, жестко сопряженного с платформой, при этом штанга образует с круговой направляющей поступательный шарнир, а со стержнем - сферический шарнир, причем оси вращательных шарниров между пальцами и платформой пересекаются в центре сферического шарнира.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2800734C1 true RU2800734C1 (ru) | 2023-07-27 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5893296A (en) * | 1997-03-13 | 1999-04-13 | Ross-Hime Designs, Incorporated | Multiple rotatable links robotic manipulator |
US6729202B2 (en) * | 2001-05-31 | 2004-05-04 | UNIVERSITé LAVAL | Cartesian parallel manipulators |
RU111896U1 (ru) * | 2011-08-23 | 2011-12-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Сферический механизм с тремя степенями свободы |
RU2465124C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина" | Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5893296A (en) * | 1997-03-13 | 1999-04-13 | Ross-Hime Designs, Incorporated | Multiple rotatable links robotic manipulator |
US6729202B2 (en) * | 2001-05-31 | 2004-05-04 | UNIVERSITé LAVAL | Cartesian parallel manipulators |
RU2465124C1 (ru) * | 2011-04-04 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина" | Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы |
RU111896U1 (ru) * | 2011-08-23 | 2011-12-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Ран | Сферический механизм с тремя степенями свободы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7637710B2 (en) | Industrial robot | |
US5811951A (en) | High precision redundant robotic manipulator | |
EP1684950B1 (en) | Parallel kinematics mechanism with a concentric spherical joint | |
Tavakoli et al. | A hybrid pole climbing and manipulating robot with minimum DOFs for construction and service applications | |
EP3974122B1 (en) | An industrial robot arm | |
WO2012017722A1 (ja) | パラレル機構 | |
CN107336219B (zh) | 一种具有两移动三转动五自由度的并联机构 | |
CN203210372U (zh) | 一种并联机器人 | |
CN107139164A (zh) | 一种球面并联机构 | |
WO2012104785A1 (en) | Drive apparatus | |
RU2714147C1 (ru) | Ориентирующая платформа с шестью степенями свободы | |
CN103231362A (zh) | 一种并联机器人 | |
RU2674370C1 (ru) | Устройство для пространственной ориентации объектов | |
RU2800734C1 (ru) | Трехподвижный реконфигурируемый сферический механизм с круговой направляющей | |
RU164091U1 (ru) | Пространственный механизм с шестью степенями свободы | |
CN109848969B (zh) | 一种用于虚轴机床和机器人的解耦三转动自由度并联机构 | |
CN103273482A (zh) | 一种主从支链分离式的二平动并联机器人 | |
US10272562B2 (en) | Parallel kinematics robot with rotational degrees of freedom | |
RU2799609C1 (ru) | Двухподвижный реконфигурируемый сферический механизм с круговой направляющей | |
CN103231371B (zh) | 并联机器人及其平行四边形杆组 | |
RU2674357C1 (ru) | Пространственный механизм для микропозиционирования | |
CN106903672A (zh) | 二分支三自由度工业机器人 | |
RU2804666C1 (ru) | Шестиподвижное пространственное устройство параллельной структуры относительного манипулирования | |
RU2720270C1 (ru) | Складной механизм с шестью степенями свободы | |
RU2804502C1 (ru) | Пространственный механизм относительного манипулирования с двух- и четырехподвижным модулями параллельной структуры |