ES2288590T3 - Mecanismo para unir univocamente una plataforma desplazable y orientable con una estructura de soporte utilizando brazos articulados. - Google Patents
Mecanismo para unir univocamente una plataforma desplazable y orientable con una estructura de soporte utilizando brazos articulados. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2288590T3 ES2288590T3 ES03380258T ES03380258T ES2288590T3 ES 2288590 T3 ES2288590 T3 ES 2288590T3 ES 03380258 T ES03380258 T ES 03380258T ES 03380258 T ES03380258 T ES 03380258T ES 2288590 T3 ES2288590 T3 ES 2288590T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- platform
- support structure
- arms
- rotation
- articulated
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
- B25J17/02—Wrist joints
- B25J17/0258—Two-dimensional joints
- B25J17/0266—Two-dimensional joints comprising more than two actuating or connecting rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
- B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
- B23Q1/545—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces
- B23Q1/5456—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only comprising spherical surfaces with one supplementary rotating pair
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Tents Or Canopies (AREA)
- Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)
- Handcart (AREA)
Abstract
Mecanismo para unir unívocamente una plataforma desplazable y orientable con una estructura de soporte, comprendiendo una serie de brazos (3) de actuación que están articulados en un extremo a la plataforma (1) mediante una rótula (7) esférica, y en el otro extremo a un mecanismo de accionamiento independiente para cada brazo mediante una rótula (8) esférica o junta de cardán, mediante el que cada mecanismo de accionamiento está compuesto por un elemento (4) de rotación fijado a la estructura (2) de soporte, y por un brazo (6) de accionamiento fijado en un extremo perpendicularmente al árbol (9) del elemento (4) de rotación, mientras que en el extremo opuesto, está articulado al correspondiente brazo (3) de actuación, estando todos los elementos de rotación distribuidos de manera circunferencial unos alrededor de otros en la estructura (2) de soporte, caracterizado porque los árboles (9) de los elementos (4) de rotación discurren en una dirección paralela al eje de la estructura 2 de soporte, estando todos los brazos (6) de accionamiento situados en el mismo plano, perpendicular a dichos árboles.
Description
Mecanismo para unir unívocamente una plataforma
desplazable y orientable con una estructura de soporte utilizando
brazos articulados.
La presente invención se refiere a un mecanismo
para unir unívocamente una plataforma desplazable y orientable con
una estructura de soporte, según el preámbulo de la reivindicación
1, con un cierto número de grados de libertad de traslación y de
rotación, especialmente con seis grados de libertad, tres
traslaciones y tres rotaciones (véase, por ejemplo, el documento
US-5.333.514-A).
El mecanismo de la invención puede diseñarse
como un medio de accionamiento para desplazar y/u orientar la
plataforma con respecto a la estructura de soporte, o como un medio
sensor para medir el desplazamiento o la orientación de la
plataforma con respecto a la estructura de soporte.
El mecanismo de la invención es del tipo
constituido por una serie de brazos de actuación, preferiblemente
seis, articulados en un extremo a la plataforma y en el otro extremo
a un mecanismo de accionamiento independiente para cada brazo.
El uso comercial más habitual de los mecanismos
del tipo expuesto es en simuladores, tanto en instalaciones o
centros de entrenamiento para pilotos como en parques de atracciones
y cines con movimiento.
Este tipo de mecanismos también puede aplicarse
en la orientación de antenas parabólicas de tierra, orientación y
posicionamiento de telescopios en la Estación Espacial
Internacional, ajuste de posición y orientación de elemento ópticos
en telescopios de tierra, orientación de muestras en equipos de
laboratorio, mecanismos de acople para vehículos espaciales,
etc.
Otras aplicaciones que todavía están en una fase
de desarrollo son máquinas herramienta, cirugía de gran precisión o
láser, etc.
Entre los mecanismos del tipo expuesto, puede
mencionarse la plataforma Stewart como el más ampliamente conocido.
Comprende seis varillas de longitud variable conectadas en un
extremo a una plataforma fijada a tantos otros puntos, mientras que
en el extremo opuesto, están conectadas a la plataforma móvil en
otros seis puntos independientes. Las conexiones pueden ser una
junta de rótula esférica o de tipo cardán. La posición de los puntos
de unión de las varillas con las plataformas fija y móvil debe
cumplir ciertos requisitos para proporcionar estabilidad al
conjunto. La variación de la longitud de las diferentes varillas
provoca el movimiento de la plataforma móvil o, a su vez, el
movimiento de la plataforma móvil provoca la variación de la
longitud de las varillas. El inconveniente de esta plataforma es
que utiliza actuadores (o sensores de posición) lineales más
complicados que los actuadores giratorios. Además, los actuadores
se mueven con el mecanismo, de manera que su conexión eléctrica
debe realizarse a través de enlaces que giran en diversas
direcciones, lo que complica el guiado de los cables.
Otro mecanismo del tipo expuesto se da a conocer
en el documento WO 99/38646, que está compuesto por seis brazos de
actuación articulados en un extremo a la plataforma mediante rótulas
esféricas, y en el otro extremo a un mecanismo de accionamiento
independiente para cada brazo, también con una rótula esférica. Cada
mecanismo independiente está compuesto por un brazo de
accionamiento de igual longitud en todos los mecanismos, que está
conectado en uno de sus extremos con un árbol central, alrededor del
cual pueden girar todos los brazos. En el extremo opuesto, estos
brazos accionados por motor pueden moverse circunferencialmente
alrededor de la estructura de soporte. Todos los brazos de
accionamiento en este mecanismo están conectados con el árbol de
rotación central.
El objeto de la presente invención es un
mecanismo del tipo expuesto, en el que cada mecanismo de
accionamiento incluye un motor o sensor de rotación, con la ventaja
que esto implica con respecto a los actuadores o sensores
lineales.
Otro objeto de la invención es un mecanismo del
tipo expuesto, en el que los mecanismos de accionamiento no ocupan
prácticamente nada de espacio en la estructura de soporte, dejando
más espacio libre en la misma para otros fines.
Estos y otros objetivos y ventajas se obtienen
con el mecanismo de la invención, según se define en la
reivindicación 1.
El mecanismo de la invención estará compuesto
preferiblemente por un número par de brazos, por ejemplo seis,
agrupándose estos brazos en pares, que están conectados con la
plataforma móvil en puntos próximos entre sí en cada par.
Con la constitución dada a conocer, los
elementos de movimiento lineal se sustituyen por elementos de
movimiento giratorio. Estos elementos de rotación, ya sean motores
o sensores, están fijados a la estructura de soporte, por lo que el
guiado de los cables es más sencillo.
Una ventaja adicional del mecanismo de la
invención es que permite la actuación en serie de varios mecanismos
iguales a través de una transmisión común.
Adicionalmente, el mecanismo de la invención
presenta las siguientes ventajas sobre los mecanismos del tipo
conocido:
- -
- Permite el uso de elementos de rotación estándar sin la restricción de los mismos sobre un árbol común.
- -
- Permite la disposición de un volumen central libre en el mecanismo, que puede disponerse concéntricamente a dicho volumen.
- -
- Permite la selección de un mayor intervalo de relaciones entre las longitudes de los diferentes brazos, adaptándose a diferentes capacidades de precisión o alcance.
- -
- Permite la disposición de las juntas de los brazos en la plataforma móvil en puntos separados físicamente, simplificándose el diseño de los mismos.
Por otro lado, las capacidades del mecanismo de
la invención en el ámbito de actuación, resolución, rigidez,
capacidad de carga, etc., pueden variarse modificando diferentes
parámetros de su diseño, aunque manteniendo la misma configuración.
Por tanto:
- -
- El árbol de rotación de los elementos de actuación del sensor pueden disponerse en perpendicular al eje de la base o en paralelo a la misma.
- -
- Las longitudes y proporciones de las bases y de los diferentes brazos pueden variarse para modificar el intervalo de movimiento y la precisión.
- -
- La posición de los elementos de rotación en la base y la posición de las juntas de los brazos de actuación en la plataforma pueden seleccionarse según las características que pretenden conseguirse.
La constitución y las ventajas expuestas se
entenderán mejor con la siguiente descripción, realizada con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestra una
realización no limitativa.
En los dibujos:
La figura 1 muestra esquemáticamente el
mecanismo de la invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva
esquemática de un mecanismo constituido según la invención, aplicado
para desplazar y/u orientar una plataforma con respecto a una
estructura de soporte.
La figura 3 muestra una vista en sección
esquemática de un brazo del mecanismo de la figura 2, tomada en una
posición en la que un brazo de actuación, el brazo de accionamiento
correspondiente y el árbol del motor asociado están en el mismo
plano.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de
tres posiciones consecutivas del mecanismo en una traslación de la
plataforma, perpendicular a la estructura de soporte.
La figura 5 muestra vistas similares a la figura
4, que muestra tres posiciones consecutivas correspondientes a una
traslación de la plataforma paralela a la base.
La figura 6 muestra una vista esquemática en
perspectiva de tres posiciones sucesivas correspondientes a una
rotación de la plataforma sobre un eje paralelo a la estructura de
soporte.
La figura 7 muestra una vista similar a las
figuras 3 a 5, que muestra tres posiciones relativas de una rotación
de la plataforma con respecto al eje perpendicular a la estructura
de soporte.
Las figuras 1 y 2 muestran esquemáticamente
vistas en perspectiva de un mecanismo constituido según la
invención, para desplazar y/u orientar una plataforma 1 con
respecto a una estructura 2 de soporte.
Dicho mecanismo está constituido por una serie
de brazos de actuación, seis en el ejemplo mostrado en el dibujo, a
las que se hace referencia con el número 3, que están articulados en
un extremo a la plataforma 1, mientras que en el extremo opuesto,
están acoplados a un mecanismo de accionamiento independiente para
cada brazo, constituido por un motor 4 de rotación fijado a la
plataforma y un brazo 6 de accionamiento fijado sólidamente del
árbol del motor 4 correspondiente.
Tal como puede observarse mejor en la figura 3,
cada brazo 3 de actuación está articulado a la plataforma mediante
una rótula 7 esférica. Está articulado al correspondiente brazo 6 de
accionamiento mediante una rótula 8 esférica o mediante una junta
de cardán. Por su parte, el brazo 6 de accionamiento está fijado
perpendicularmente en su extremo libre al árbol 9 del motor 4, un
motor que está fijado sólidamente a la estructura 2 de soporte.
\newpage
La junta 8 será una junta de rótula esférica si
no hay necesidad de limitar la rotación de los brazos 3 de
actuación alrededor de su propio eje.
Con la constitución mostrada en las figuras 1 y
2, se obtiene movimiento en seis grados de libertad para la
plataforma 1 mediante la rotación coordinada de los motores 4 de
rotación, en lugar de los motores lineales utilizados en mecanismos
tradicionales. El mecanismo de la invención también puede usarse
para conocer la posición de la plataforma midiendo las rotaciones
de los elementos 4 de rotación.
Tal como puede observarse en la figura 4,
mediante la actuación coordinada de los motores 4 de rotación, puede
obtenerse la traslación de la base 1 con respecto a la estructura 2
de soporte, en una dirección perpendicular a dicha estructura. Las
posiciones A, B y C muestran la traslación o separación de la
plataforma 1 con respecto a la estructura 2 base en dicha
dirección. Tres posiciones A, B y C consecutivas se incluyen también
en la figura 5, que muestra traslaciones consecutivas de la
plataforma 1 en una dirección paralela a la estructura 2 de
soporte, de manera que dicha plataforma y estructura se separan
hacia la izquierda una distancia igual, se produce un deslizamiento
o desplazamiento lateral de la plataforma con respecto a la
estructura.
La figura 6 muestra tres posiciones relativas de
la plataforma 1 con respecto a la estructura 2 de soporte, en las
que se ha producido una rotación de la plataforma 1 alrededor de un
eje paralelo a la estructura 2, es decir, el ángulo entre la
plataforma 1 y la estructura 2 ha cambiado.
Por último, la figura 7 muestra seis posiciones
A, B y C consecutivas que corresponden a la rotación de la
plataforma 1 alrededor de un eje perpendicular a la estructura 2 de
soporte, manteniéndose la distancia entre plataforma y estructura,
así como el ángulo formado entre ellas, durante este movimiento
constante.
La posición con seis grados de libertad de la
plataforma 1 con respecto a la estructura 2 se obtiene controlando
la posición angular de los seis elementos 4 de rotación. Las figuras
4 a 7 muestran el movimiento de los brazos y su relación con los
diferentes movimientos de la plataforma en diferentes grados de
libertad. Mediante la combinación de los movimientos descritos con
referencia a las figuras 4 a 7, puede conseguirse cualquier
desplazamiento de la plataforma 1 con respecto a la estructura 2 de
soporte.
Tal como puede observarse mejor en la figura 2,
los brazos 3 de actuación están conectados con la plataforma 1 en
pares en puntos 10 situados próximos entre sí, pero separados
físicamente, en cada par de brazos, simplificándose así el diseño
de estas conexiones.
Tal como se indicó anteriormente, modificando la
longitud y las proporciones de los diferentes brazos, el intervalo
y la precisión del movimiento de la plataforma 1 con respecto a la
estructura pueden modificarse.
Con todo ello, las capacidades del mecanismo de
la invención pueden variarse modificando ciertos parámetros del
diseño, aunque manteniendo la constitución ya descrita.
Tal como puede observarse en la figura 2, se
proporciona un volumen central libre entre la estructura 2 de
soporte y la plataforma 1, permitiendo una libertad de movimiento
completa de dicha plataforma.
Si el mecanismo de la invención se aplica como
un sensor, los motores 4 se sustituirán por sensores de rotación,
mediante los cuales se detectará y medirá el ángulo del
desplazamiento u orientación de la plataforma 1 con respecto a la
estructura 2 de soporte.
Claims (4)
1. Mecanismo para unir unívocamente una
plataforma desplazable y orientable con una estructura de soporte,
comprendiendo una serie de brazos (3) de actuación que están
articulados en un extremo a la plataforma (1) mediante una rótula
(7) esférica, y en el otro extremo a un mecanismo de accionamiento
independiente para cada brazo mediante una rótula (8) esférica o
junta de cardán, mediante el que cada mecanismo de accionamiento
está compuesto por un elemento (4) de rotación fijado a la
estructura (2) de soporte, y por un brazo (6) de accionamiento
fijado en un extremo perpendicularmente al árbol (9) del elemento
(4) de rotación, mientras que en el extremo opuesto, está
articulado al correspondiente brazo (3) de actuación, estando todos
los elementos de rotación distribuidos de manera circunferencial
unos alrededor de otros en la estructura (2) de soporte,
caracterizado porque los árboles (9) de los elementos (4) de
rotación discurren en una dirección paralela al eje de la
estructura 2 de soporte, estando todos los brazos (6) de
accionamiento situados en el mismo plano, perpendicular a dichos
árboles.
2. Mecanismo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos (4) de rotación consisten
en motores que provocan el desplazamiento y/u orientación de la
plataforma (1) con respecto a la estructura (2) de soporte.
3. Mecanismo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos (4) de rotación son
elementos de medición de ángulo que definen el desplazamiento y/u
orientación de la plataforma (1) con respecto a la estructura (2)
de soporte.
4. Mecanismo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un número par de brazos (3) de
actuación, preferiblemente seis, que están agrupados en pares
conectados a la plataforma móvil en puntos (7) próximos entre sí, en
cada par.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03380258A EP1529597B1 (en) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Mechanism for univocally linking a shiftable and orientable platform to a support structure using articulated arms |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2288590T3 true ES2288590T3 (es) | 2008-01-16 |
Family
ID=34429590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03380258T Expired - Lifetime ES2288590T3 (es) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Mecanismo para unir univocamente una plataforma desplazable y orientable con una estructura de soporte utilizando brazos articulados. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1529597B1 (es) |
| AT (1) | ATE364472T1 (es) |
| DE (1) | DE60314424T2 (es) |
| ES (1) | ES2288590T3 (es) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100363157C (zh) * | 2006-03-17 | 2008-01-23 | 燕山大学 | 具有全位姿反馈的六自由度微操作机器人 |
| US7823837B2 (en) | 2006-03-31 | 2010-11-02 | The Boeing Company | Two part spacecraft servicing vehicle system with adaptors, tools, and attachment mechanisms |
| US7861975B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-01-04 | The Boeing Company | Two part spacecraft servicing vehicle system with universal docking adaptor |
| ITBG20060049A1 (it) * | 2006-10-05 | 2007-01-04 | Dario Carlo Dallefrate | Sistema di posizionamento e movimentazione di un paziente per radioterapia. |
| CN103978404B (zh) * | 2014-04-29 | 2016-08-17 | 浙江畅尔智能装备股份有限公司 | 一种工件检测机构 |
| DE102014220065B3 (de) * | 2014-10-02 | 2015-11-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Manipulator zur erzeugung einer translationsbewegung aus einer rotationsbewegung und ein computertomographie- untersuchungsgerät mit einem solchen manipulator |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH672089A5 (es) * | 1985-12-16 | 1989-10-31 | Sogeva Sa | |
| US5333514A (en) * | 1992-04-24 | 1994-08-02 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Parallel robot |
| US5847528A (en) * | 1995-05-19 | 1998-12-08 | Canadian Space Agency | Mechanism for control of position and orientation in three dimensions |
| US6047610A (en) * | 1997-04-18 | 2000-04-11 | Stocco; Leo J | Hybrid serial/parallel manipulator |
| WO1999038646A1 (en) * | 1998-02-03 | 1999-08-05 | Hexel Corporation | Systems and methods employing a rotary track for machining and manufacturing |
| DE19840886C2 (de) * | 1998-09-08 | 2003-03-13 | Juergen Hesselbach | Bewegungsvorrichtung mit Parallelstruktur |
| DE20209440U1 (de) * | 2002-06-13 | 2002-08-29 | Sig Technology Ltd., Neuhausen Am Rheinfall | Vorrichtung zum Bewegen und Positionieren eines Gegenstandes im Raum |
-
2003
- 2003-11-05 DE DE60314424T patent/DE60314424T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-05 AT AT03380258T patent/ATE364472T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-11-05 ES ES03380258T patent/ES2288590T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-11-05 EP EP03380258A patent/EP1529597B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1529597B1 (en) | 2007-06-13 |
| DE60314424D1 (de) | 2007-07-26 |
| DE60314424T2 (de) | 2008-02-21 |
| ATE364472T1 (de) | 2007-07-15 |
| EP1529597A1 (en) | 2005-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2359366T3 (es) | Robot manipulador compacto. | |
| ES2354566T3 (es) | Robot paralelo de alta velocidad con cuatro grados de libertad. | |
| JP4598864B2 (ja) | パラレルロボット | |
| ES2349876T3 (es) | Robot paralelo. | |
| ES2382307T3 (es) | Robot humanoide que implementa una articulación esférica con accionadores acoplados | |
| ES2388029B1 (es) | Sistema robótico para cirugia laparoscópica. | |
| ES2618040T3 (es) | Robot industrial | |
| ES2527784T3 (es) | Junta cardán flexible compacta y vehículo espacial que consta de dicha junta cardán | |
| ES2602478T3 (es) | Hexápodo | |
| ES2375074T3 (es) | Dispositivo de manipulación paralela con dos grados de libertad. | |
| ES2638839T3 (es) | Aparato de conversión de movimiento | |
| ES2288590T3 (es) | Mecanismo para unir univocamente una plataforma desplazable y orientable con una estructura de soporte utilizando brazos articulados. | |
| WO2019196421A1 (zh) | 多自由度并联机构 | |
| ES2495590B1 (es) | Mecanismo de giro azimutal para seguidores solares | |
| ES2260827T3 (es) | Dispositivo para el desplazamiento relativo de dos elementos. | |
| ES2424316T3 (es) | Sistema de motorización con par de torsión adaptado para estructuras espaciales desplegables | |
| WO2006106165A1 (es) | Robot paralelo de cuatro grados de libertad con rotación ilimitada | |
| US9752718B1 (en) | Two-axis joint | |
| ES2880756T3 (es) | Aparato de recubrimiento con boquillas de rociado móviles | |
| ES2554283T3 (es) | Estructura de soporte de espejo primario y unidad de telescopio | |
| ES2541602T3 (es) | Dispositivo de posicionamiento angular que comprende dos conjuntos mecánicos de transmisión de movimiento imbricados con dos puntos muertos cada uno | |
| ES2360680A1 (es) | Brazo poliarticulado. | |
| ES2283742T3 (es) | Brazo de robot con dispositivo motriz integrado. | |
| JP2020179470A (ja) | 関節機構及びロボットアーム機構 | |
| ES2833417T3 (es) | Dispositivo para el movimiento y el posicionamiento de un objeto en el espacio |