RO128018A0

RO128018A0 - Mecanism paralel cu şase grade de mobilitate pentru construcţia roboţilor

Info

Publication number: RO128018A0
Application number: ROA201200465A
Authority: RO
Inventors: Liviu Moldovan
Original assignee: Universitatea ''petru Maior'' Din Târgu Mureş
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2012-12-28
Also published as: RO128018B1

Abstract

Invenţia se referă la un mecanism paralel spaţial, cu şase grade de mobilitate, pentru construcţia roboţilor destinaţi operaţiilor de manipulare sau de procesare. Mecanismul conform invenţiei se compune din două platforme (1 şi 9) hexagonale, una fixă, la bază, şi, respectiv, alta superioară, mobilă, ambele legate prin şase lanţuri cinematice, articulate la cele două extremităţi de cele două platforme (1 şi 9) hexagonale, de platforma (9) hexagonală superioară mobilă putându-se ataşa un mecanism de prindere, lanţurile cinematice fiind formate, fiecare, din câte două elemente articulate între ele prin nişte articulaţii (4) sferice, primul element fiind format dintr-un ansamblu (2-3) de lungime variabilă, iar al doilea element este o bară (5) de lungime fixă, prin ansamblul (2-3), la capătul inferior, lanţurile cinematice formând o cuplă de translaţie, iar la capătul superior barele (5) sunt cuplate la platforma (9) mobilă prin nişte articulaţii (6-7-8) cardanice, mecanismul paralel este acţionat prin intermediul celor şase cuple de translaţie, cu nişte motoare (12) electrice rotative, care, în acest fel, controlează lungimile lanţurilor cinematice, iar un unghi ( λ) de înclinare a cuplelor de translaţie este variabil în planul normal la platforma fixă de la bază, situat paralel, la o distanţă predeterminată de latura omoloagă a hexagonului, prin înclinarea unui suport (10) care se roteşte în jurul unei articulaţii (11) cilindrice, fixarea unghiului de înclinare al suportului (10) având loc prin intermediul unui şurub (13), de un suport (14) care este corp comun cu platforma (1) fixă, iar platforma (9) mobilă, având şase g

Description

Invenția se referă la un mecanism paralel spațial cu șase grade de mobilitate, utilizabil pentru construirea roboților paraleli destinați operațiilor de manipulare sau de procesare.

După cum se cunoaște, mecanismele paralele sunt acționate de motoare dispuse pe batiu în paralel, ceea ce are ca efect reducerea masei mecanismului aflat în mișcare și creșterea rigidității sale, ceea ce îi conferă capacitatea de a executa deplasări de înaltă precizie cu viteze și accelerații mari. Principalul dezavantaj al mecanismelor paralele îl constituie spațiul restrâns de lucru.

în scopul construirii roboților paraleli sunt cunoscute mai multe mecanisme spațiale cu bare articulate, care au până la șase grade de mobilitate.

Un astfel de mecanism este descris în brevetul US 5333514, care este alcătuit dintr-o platformă fixă, trei lanțuri cinematice articulate la bază la o distanță predeterminată în jurul centrului platformei fixe și o platformă mobilă de care sunt articulate cele trei lanțuri cinematice și pe care este montat un sistem de prindere. Fiecare lanț cinematic este acționat de câte o pereche de motoare rotative montate în locașuri degajate în platforma fixă. Lanțurile cinematice se compun din câte două perechi de bare articulate între ele. Dezavantajul acestui mecanism constă în aceea că are un spațiu de lucru restrâns.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui mecanism paralel spațial, cu șase grade de mobilitate, care are o structură cinematică simplă și care se folosește la construcția roboților paraleli.

Mecanismul paralel pentru construcția roboților, conform invenției (Figura 1), este format dintr-o platformă hexagonală fixă 1, situată la bază (batiu) și o platformă superioară mobilă 9. Cele două platforme sunt legate prin șase lanțuri cinematice, articulate la cele două extremități de cele două platforme. De platforma superioară se poate atașa un mecanism de prindere. Platforma mobilă are șase grade de mobilitate.

Lanțurile cinematice (Figura 1) sunt formate fiecare din câte două elemente articulate între ele prin articulații sferice 4. Primul element este format din ansamblul

2-3 de lungime variabilă, iar al doilea element este bara 5 de lungime fixă. Prin ansamblul 2, 3 la capătul inferior, lanțurile cinematice formează o cuplă de translație. La capătul superior barele 5 sunt cuplate la platforma mobilă prin articulații cardanice (6-7-8), care au arborii de intrare 6 fixați prin înfiletare de barele 5 și arborii de ieșire 8 fixați prin înfiletare de platforma superioară 9. Cei doi arbori 6, 8 ai articulației cardanice sunt articulați cilindric de crucea cardanică 7.

Mecanismul paralel este acționat prin intermediul celor șase cuple de translație, cu motoare electrice rotative 12, care în acest fel controlează lungimile lanțurilor cinematice. Unghiul de înclinare al cuplelor de translație λ, este variabil în planul normal la platforma fixă, situat paralel la o distanță predeterminată de latura omoloagă a hexagonului, prin înclinarea suportului 10 care se rotește în jurul articulației cilindrice 11, cu unghiul Xj față de paralela la platforma fixă de la bază. Fixarea unghiului de înclinare al suportului 10 are loc prin șurubul 13 de suportul 14, care este corp comun cu platforma fixă 1.

Așa cum se arată în figura 2, cele șase lanțuri cinematice sunt dispuse pe un contur hexagonal, pe platforma fixă de la bază 1.

ιχ- 2 Ο 1 2 - Ο Ο 4 θ 5 - Ζ Ζ -06’ Ζ01Ζ

Acționarea lanțului cinematic (Figura 3) se realizează prin motorul electric rotativ 12, fixat de suportul 10 prin șuruburile 15. Mișcarea este transmisă de la motorul 12 la șurubul conducător 21 prin cuplajul elastic 16, 18 fixat de axul motorului și șurubul conducător prin șuruburile 17, 19. Șurubul conducător 21 este montat prin strângere pe inelul interor al rulmentului cu bile pe două rânduri 28, care este fixat în carcasa 22 prin inelul elastic 27.

Mișcarea de rotație a șurubului conducător 21 este transformată în mișcarea de rotație a piuliței 20, pe care este fixată pana 26, care translatează în canalul liniar din carcasa 22, fixată de suportul 10 prin șuruburile 29. Pe carcasa 22 este fixat capacul 25 prin șuruburile 24. Pe orificiul carcasei este montat inelul de pâslă 23.

Gradul de mobilitate al mecanismului se calculează după următoarea formulă: M = 6n-3C3-2C2-Cl=6-7-3-6-2’6-6 = 42-36 = 6 în care n = 6 + 6+ l = 13 este numărul elementelor mobile 3, 5, 9; C3 = 6 este numărul cuplelor sferice 4; C2 = 6 este numărul cuplelor cardanice 6-7-8; iar CI =6 este numărul cuplelor prismatice 2-3.

Mecanismul paralel conform invenției prezintă următoarele avantaje:

- are o structură cinematică simplă;

- are un spațiu de lucru mai mare aecât al mecanismelor paralele existente, care poate fi modelat prin înclinări diferite ale lanțurilor cinematice motoare;

- are rigiditate mare deoarece motoarele sunt fixate la bază, ceea ce îi conferă capacitatea de a executa deplasări de înaltă precizie;

- are greutate redusă, ceea ce contribuie la diminuarea consumului energetic în timpul funcționării și a costurilor de fabricație;

- poate executa deplasări cu viteze și accelerații mari.

Claims

1. Mecanism paralel cu bare articulate pentru construcția roboților de manipulare și prelucrare caracterizat prin aceea că este format dintr-o platformă hexagonală fixă (1) și o platformă hexagonală mobilă (9), unite de șase lanțuri cinematice acționate de motoarele circulare (12) montate pe platforma fixă, a căror mișcare este transformată în acționare liniară. în extremitatea acționărilor liniare (2, 3) sunt articulate sferic (4) barele (5), care sunt articulate cardanic (67-8) la celălalt capăt de platforma mobilă (9).

2. Mecanismul conform revendicării 1, este caracterizat prin aceea că, acționările liniare pot fi înclinate în planul normal la platforma fixă de la bază, situat paralel la o distanță predeterminată de latura omoloagă a hexagonului, cu unghiurile λ; față de normală, ceea ce îi permite configurarea unui spațiu de lucru mărit, adecvat aplicației la care este folosit.