SU1303398A1 - @ -Координатный пространственный механизм - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области машиностроени  и .может быть использовано в конструкци х промышленны.х роботов. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и упрощение системы управлени . В механизме, содержащем т ги I, 2, 3, 4, 5 и 6, св занные с основанием 7 и выходным звеном 8 посредством сферических шарниров 9, дл  достижени  этой цели центры шарниров, расположенных на выходном звене, расположены парами на трех взаимно перпендикул рных пр мых. Кроме того, центры njapHnpOB оснонани  расположены парами на трех пр мых, скрещивающихс  под пр мыми углами. I з.п. ф-лы, 8 ил. (Л 4 со о 00 со со оо CpUf.l

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в промыш- леннь Х роботах.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  механизма и упрошение системы управлени .

На фиг. 1-4 изображены кинематические схемы механизма, у которого центры шарниров на выходном звене расположены парами на трех взаимно перпендикул рных пр мых, варианты; на фиг. 5 и 6 - кинема- тические схемы механиз.ма, у которого центры шарниров основани  расположены парами на трех пр мых, скрещивающихс  под пр .мыми углами, варианты; на фиг. 7-8 - расчетные схемы.

Е-координатный пространственный механизм (фиг. 1-6) содержит шесть т г 1-6, св занных с основание.м 7 и выходным звеном 8 посредством сферических шарниров 9. Длины т г I-6 регулируютс  приводами 10, например пнев.мо- или гидроцилиндрами. Т ги 1-6, основание 7 и выходное звено 8 при данных (текущих) значени х длин т г образуют геометрически неиз.мен емую структуру , а совокупность длин т г и их расположение однозначно характеризуют расположение выходного звена относительно основани , приче.м ни одна из этих т г не может быть изъ та без нарушени  работоспособности механизма.

Пусть координаты выходного звена в сие-

теме координат OXYZ в исходном положе- НИИ равнь (фиг. 5): Хо 1|, УО Is; Zo 1з; ф,0,

где (рх - угол между ос ми Л и X;

ф,, - - угол между ос ми У и У ,

Ф; -угол между ос .ми Z и Z .

Если требуетс  переместить выходное звено в пространстве из исходного положени , так, чтобы его координаты получили при ращени  &Х, uY, AZ, л фх , д (f у , Acpz, длинам т г даютс  следующие приращени 

Л1| Alf+ Л1Г+ Alf+Air

Л12 Л11+ л1 +А1Г +л11 +л1Г; л1.. л1 +л1|+л1 +л1- /+л1 /+л1Г;

33353a.j

Л1., А1НАН + Ai:+Al-; +Alf+Alf; Al.. . +Alf+Al- +AP/; А1б , +А Г+А17+А1Г;

где 1, Ц,..., - величины коррекции длин соответствующих т г при перемещении выходного звена из исхОд ного положени  вдоль оси X на величину АХ; Ij, 12...,1б- величины коррекции длин соответствующих т г при не- ре.мещении выходного звена из исходного положени  вдоль оси Y на величи-

,. . Ь, I2,...,i6- величины коррекции длин

соответствующих т г при пе

IГ

If. 11

5

5

j

О

0

(-

0

ремещении выходного звена из исходного положени  вдоль оси Z на величину AZ. 1г ,--.,1Г- величины коррекции длин соответствующих т г при повороте выходного звена вокруг оси X из исходного положени  на величину If ,..., величины коррекции длин соответствующих т г при повороте выходного звена вокруг оси Y из исходного положени  на величину Афч, Ij - величины коррекции длин соответствующих т г при повороте выходного звена вокруг оси Z из исходного положени  на величину Аф. Определ ют значени  слагае.мых в формуле (1) дл  механизма, изображенного на фиг. 5. Дл  перемещени  выходного звена этого механизма вдоль оси X на величину АХ необходимо (фиг. 7) длины т г 1 и 2 изменить на величину

д1 д1, ДА-(2)

При этом длины остальных т г необходимо скорректировать на величины, значени  которых определ ют в  вном виде. Величина коррекции длины, напри.мер, т ги 3 (фиг. 7).

А I ;f СС 1 - СС СС 1 - I:.(3)

Из ACcci следует

V(cc,)-4 (Сс)- д/ (А)- + 1з

(4;

0

0 5

А1. У|зЧ А А--- 1з;

5

Alf / U+ АХ - ,

All -/l5-f АХ - 1.5; А1б V i + ДРз Д1| ДУ;

le;

All

Д1 д Ь +ДУ ДРз Л/1з + АУ

5

ДЦ л/lt + АУ- - Д15 Д1 ДZ;

дlf -ylf + д/ 15 + U

ig.

(5) (6)

(7) (8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13) (14) (15) (16) (17) (18)

Дл  поворота выходного звена механизма вокруг одной из осей Я, У, Z необходимо длины т г, св зывающих центры шарниров, расположенных на пр мых, параллельных

данной оси, оставить без изменени . Длины остальных т г необходимо скорректировать на величины, значени  которых определ ютс  аналитически в  вном виде. Например , при повороте выходного звена вокруг оси Y на угол Лф// длины т г 3 и 4 (фиг. 8) не измен ютс :

.(19)

Величина коррекции длины т ги 5; Alf El|-El Е1,-1.5.(20)

Из AEeie следует

Ее, V(Ee) + (ее,) л/ЬЧ (ее,) (21)

Длина хорды eei определ етс  из соот- ,,

ношени :

а;а al a O a- O и подстановке (25) н (26

eei 2(O e)sin

Лфу

(22)

Из (21) и (22) и (20) определ етс  Alf Vl5+4(0 e) (23)

Аналогично:

Величина коррекции длины т ги 1 д1- ;- .-(Аа,- Аа) -(Да,---,) (24 Из дАаьЛ определ етс  Aai V (Aa i)-+ (a,al)(25)

Из aO oia определ етс  aia , O ai sinA(p,, O a sinAqi,: (26)

O a j O ai cosAq y O a cos Дф.

При

,,

aia, ;

а;а al a O a- O aj . и подстановке (25) н (26) в (24) получаетс 

АЬГ - Vl2+2(O b)--2(0 h) X

X (l2-siiiAcf,,+ O b cos Аф;,) - li . (27)

- Vl3+ 2(О с)--- 2(О с))(1:, sin O ccos дф)

Л/ 15+ 2(O d) 2(O d) (U sin АФЛ+ O d соЗАф

д1-- д1-;- 0;(34)

0;(35)

(36)

; (37)

V 2(O,e)- 2(Oie) (l5SinAф.+ О есо8Д(рг) 1-. Vls+ 2(0 f)--2(0,f)(l«siпдф,-f O f со8Д((,)

,.

- 1- n

Alr Vl +4(0 c) 1;,; A y Vl4+4(0 d)4in-2 A ф.I ,.):

--2 A ф.1«

38) (39)

Аналогичные зависимоспи вывод тс  и дл  кинематических схем, показанных на фиг. 1-4 и 6.

Из формулы (2), (5) - (19), (23), (27) - (39) следует, что при малых перемещени х и малых углах поворота выходного звена, например, при осуществлении сборочных операций в электронной промышленности значени ми коррекций длин т г можно пренебречь. В этом случае дл  перемещени  выходного звена на какое-то рассто ние вдоль одной из осей декартовой системы координат, св занной с основанием , например, оси X. даетс  приращение

длина.м только двух т г (т г 1 и 2). Дл  поворота выходного звена на какой-то yro. i вокруг одной из осей той же системы координат, например оси X. необходимо длины двух т г (т г 3 и 4) изменить в ные стороны (увеличить или уменьшить) на величину, рассчитанную по формулам, например, (32) и (33), а остальные длины т г оставить без изменени .

В остальных случа х механизм работа- ет следующим образом.

Дл  перемещени  выходного aiiena 8 вдоль одной из осей декартовой систем1)1 координат, св занной с основанием 7, например , оси X, при помощи гидроцилиндров 10 по программе, поступающей от системы управлени  (не показана), регулируетс  длина т г 1 и 2 на величину, равную величине перемещени  выходного звена. Значени  длин т г 3-6 при этом корректируютс  на величины, расчитанные по формулам (5) - (8). Дл  поворота выходного звена 8 вокруг одной из осей декартовой системы координат, св занной с Основанием 7, например , оси X, длины т г 5 и 6 остаютс  без из- именени , а длины остальных при помощи гидроцилиндров 10 корректируютс  на величины , рассчитанные по формулам (30) - (34),

Claims (2)

1. /-Координатный пространственный механизм , содержащий основание и выходное звено, соединенные между собой посредством шарниров щестью т гами измен емой

приводами длины, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  быстродействи  и упрощени  системы управлени , центры щарни- ров, св зывающих т ги с выходным звеном, расположены на трех взаимно перпендикул рных пр мых.

2. Механизм по п. 1, отличающийс  тем, что центры шарниров, св зывающих т ги с основанием, расположены парами на трех пр мых, скрещивающихс  под пр мыми углами , причем две т ги, св занные одними концами с выходным звеном шарнирами, центры которых расположены на одной из взаимно перпендикул рных пр мых, другими концами соответственно св заны с основанием шарнирами, центры которых расположены на одной из упом нутых скрещивающихс  пр мых, при этом рассто ни  между центрами щарниров на основании и на выходном звене дл  каждой пары этих т г равны между собой.

ТТтУ

фиг.1

Фиг.З

фиг А

фиг. 5

/

фиг.б

сригЛ

фиг. 8

ВНИИПИ Заказ 1257/18Тираж 954Подписное

Производственно-полиграфическое предири тие, г. Ужгород, ул. Проектнак, 4