RU104504U1 - Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом - Google Patents
Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом Download PDFInfo
- Publication number
- RU104504U1 RU104504U1 RU2010151675/02U RU2010151675U RU104504U1 RU 104504 U1 RU104504 U1 RU 104504U1 RU 2010151675/02 U RU2010151675/02 U RU 2010151675/02U RU 2010151675 U RU2010151675 U RU 2010151675U RU 104504 U1 RU104504 U1 RU 104504U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotational
- cardan
- axes
- kinematic
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом, включающий основание, конечное звено, четыре двигателя, один из которых является двигателем вращательного перемещения, три кинематические цепи, в одной из которых расположен вертикально установленный двигатель вращательного перемещения, сопряженный с карданным валом, включающим два установленных в горизонтальных плоскостях карданных шарнира, выполненных в виде имеющих ось и втулку входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем оси входной и выходной вращательных пар первого карданного шарнира расположены параллельно соответственно осям выходной и входной кинематических пар второго карданного шарнира, а также промежуточное звено с осью, проходящей через точки пересечения осей вращательных пар карданных шарниров, и выходное звено, жестко сопряженное с конечным звеном механизма, во второй и третьей кинематических цепях расположены по одному горизонтально установленному на основании двигателю, сопряженному посредством промежуточного и конечного шарниров, с конечным звеном механизма, отличающийся тем, что в кинематической цепи, содержащей карданный вал, расположен второй двигатель, выполненный в виде двигателя поступательного перемещения, установленного соосно с двигателем вращательного перемещения, оси входной вращательной пары первого карданного шарнира и выходной вращательной пары второго карданного шарнира связаны посредством дополнительной тяги, сопряженной с этими осями посредством установленных на них сферических шарниров и расположенной параллельно оси п
Description
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с четырьмя степенями свободы с частичной кинематической развязкой. Робот совершает три поступательные движения и вращения вокруг произвольной вертикальной оси.
Известен пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом, включающий основание, конечное звено, связанное с установленными на основании двигателями посредством вращательных кинематических пар и промежуточных звеньев.
(Arakelyan V., Maurine P., Briot S., Pion E., 2005, "Parallel robot comprising means for setting in motion a mobile element split in two separate subassemblies," Patent No. WO 2006/021629 Al, 02.03.2006),
Недостатком данного устройства является отсутствие кинематической развязки между поступательными перемещениями и вращением.
Известен пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом, включающий основание, конечное звено, четыре двигателя, один из которых является двигателем вращательного перемещения, три кинематические цепи, в одной из которых расположен вертикально установленный двигатель вращательного перемещения, сопряженный с карданным валом, включающим два установленных в горизонтальных плоскостях карданных шарнира, выполненных в виде имеющих ось и втулку входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем оси входной и выходной вращательных пар первого карданного шарнира расположены параллельно соответственно осям выходной и входной кинематических пар второго карданного шарнира, а также промежуточное звено с осью, проходящей через точки пересечения осей вращательных пар карданных шарниров, и выходное звено, жестко сопряженное с конечным звеном механизма, во второй и третьей кинематических цепях расположены по одному горизонтально установленному на основании двигателю, сопряженному посредством промежуточного и конечного шарниров, с конечным звеном механизма.
(R.Clavel, 1990, "Device for movement and displacing of an element in space," US Patent No. 4,976,582, December 11)
Данное устройство наиболее близко к предложенному техническому решению и принято за прототип.
Карданный вал включает два установленных в горизонтальных плоскостях карданных шарнира, выполненных в виде имеющих ось и втулку входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем оси входной и выходной вращательных пар первого карданного шарнира расположены параллельно соответственно осям выходной и входной кинематических пар второго карданного шарнира, а также промежуточное звено с осью, проходящей через точки пересечения осей вращательных пар карданных шарниров. Выходное звено жестко сопряжено с конечным звеном механизма. Во второй и третьей кинематических цепях расположены по одному горизонтально установленному на основании двигателю, которые сопряжены с конечным звеном механизма посредством промежуточного и конечного шарниров.
Недостатком данного устройства является то, что в нем отсутствует развязка между степенями свободы при перемещениях конечного звена в плоскости, а также при вертикальных перемещениях. В данном случае должны быть одновременно задействованы три двигателя вращательного перемещения.
Технический результат - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по четырем координатам на базе частичной кинематической развязки.
Технический результат достигается тем, пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом, включающий основание, конечное звено, четыре двигателя, один из которых является двигателем вращательного перемещения, три кинематические цепи, в одной из которых расположен вертикально установленный двигатель вращательного перемещения, сопряженный с карданным валом, включающим два установленных в горизонтальных плоскостях карданных шарнира, выполненных в виде имеющих ось и втулку входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем оси входной и выходной вращательных пар первого карданного шарнира расположены параллельно соответственно осям выходной и входной кинематических пар второго карданного шарнира, а также промежуточное звено с осью, проходящей через точки пересечения осей вращательных пар карданных шарниров, и выходное звено, жестко сопряженное с конечным звеном механизма, во второй и третьей кинематических цепях расположены по одному горизонтально установленному на основании двигателю, сопряженному посредством промежуточного и конечного шарниров, с конечным звеном механизма, в кинематической цепи, содержащей карданный вал, расположен второй двигатель, выполненный в виде двигателя поступательного перемещения, установленного соосно с двигателем вращательного перемещения, оси входной вращательной пары первого карданного шарнира и выходной вращательной пары второго карданного шарнира связаны посредством дополнительной тяги, сопряженной с этими осями посредством установленных на них сферических шарниров и расположенной параллельно оси промежуточного звена, втулки входной вращательной пары первого карданного шарнира и выходной вращательной пары второго карданного шарнира связаны посредством второй дополнительной тяги, сопряженной с этими втулками посредством установленного на каждой из них рычага и сферического шарнира, и расположенной параллельно оси промежуточного звена, во второй и третьей кинематических цепях двигатели выполнены в виде двигателей поступательного перемещения, установленных с перпендикулярно расположенными осями, промежуточные шарниры второй и третьей кинематических цепей выполнены в виде сферических шарниров, конечные шарниры второй и третьей кинематических цепей выполнены в виде карданных шарниров, выполненных в виде входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем выходные вращательные пары карданных шарниров второй и третьей кинематических цепей расположены соосно.
На фиг.1 представлен предложенный пространственный механизм.
Пространственный механизм (Фиг.1), включает основание 1, конечное звено 2, четыре двигателя, один из которых является двигателем вращательного перемещения, три кинематические цепи, в одной из которых расположен вертикально установленный двигатель вращательного перемещения 3, сопряженный с карданным валом, включающим два установленных в горизонтальных плоскостях карданных шарнира 4, 4', выполненных в виде имеющих ось 5, 5', 5", 5"' и втулку 6, 6', 6", 6"' входной 7, 7' и выходной 8, 8' вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем оси 5, 5' входной 7 и выходной 8 вращательных пар первого карданного шарнира 4 расположены параллельно соответственно осям 5"', 5" выходной 8' и входной 7' кинематических пар второго карданного шарнира 4', а также промежуточное звено 9 с осью, проходящей через точки пересечения осей вращательных пар 7,8 и 7',8' карданных шарниров 4,4', и выходное звено 10, жестко сопряженное с конечным звеном механизма 2, во второй и третьей кинематических цепях расположены по одному горизонтально установленному на основании двигателю 11', 11", сопряженному посредством промежуточного 12', 12" и конечного 13', 13" шарниров с конечным звеном 2 механизма, в кинематической цепи, содержащей карданный вал, расположен второй двигатель 11, выполненный в виде двигателя поступательного перемещения, установленного соосно с двигателем вращательного перемещения 3, оси 5, 5"' входной вращательной пары 7 первого карданного шарнира 4 и выходной вращательной пары 8' второго карданного шарнира 4; связаны посредством дополнительной тяги 14, сопряженной с этими осями посредством установленных на них сферических шарниров 15, 15' и расположенной параллельно оси промежуточного звена 9, втулки 6, 6"' входной вращательной пары 7 первого карданного шарнира 4 и выходной вращательной пары 8' второго карданного шарнира 4' связаны посредством второй дополнительной тяги 16, сопряженной с этими втулками посредством установленного на каждой из них рычага 17, 17' и сферического шарнира 18, 18', и расположенной параллельно оси промежуточного звена 9, во второй и третьей кинематических цепях двигатели 11', 11" выполнены в виде двигателей поступательного перемещения, установленных с перпендикулярно расположенными осями, промежуточные шарниры 12', 12" второй и третьей кинематических цепей выполнены в виде сферических шарниров, конечные шарниры 13', 13" второй и третьей кинематических цепей выполнены в виде карданных шарниров 13', 13", выполненных в виде входной 19', 19" и выходной 20', 20"вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем выходные вращательные пары 20', 20" карданных шарниров 13', 13" второй и третьей кинематических цепей расположены соосно.
Пространственный механизм, работает следующим образом. Относительно основания 1, конечное звено 2 вращается вокруг вертикальной оси под действием вертикально установленного двигателя вращательного перемещения 3 и перемещается поступательно вдоль этой оси под действием установленного соосно с ним двигателя поступательного перемещения 11. Далее эти движения передаются на карданный вал, то есть на два установленных в горизонтальных плоскостях карданных шарнира 4, 4' через оси 5, 5', 5", 5'" и втулки 6, 6', 6", 6"' входной 7, Т и выходной 8, 8' вращательных кинематических пар указанных карданных шарниров 4, 4'. При этом движение с карданного шарнира 4 на карданный шарнир 4' передается через промежуточное звено 9, установленное с осью, проходящей через точки пересечения осей вращательных пар 7, 8 и 7', 8' карданных шарниров 4, 4', и далее на выходное звено 10, а затем на конечное звено механизма 2. При этом постоянство взаимной ориентации осей 5, 5"' входной вращательной пары 7 первого карданного шарнира 4 и выходной вращательной пары 8' второго карданного шарнира 4 (а следовательно и осей 5', 5" выходной 8 вращательной пары первого карданного шарнира 4 и входной вращательной пары 7' второго карданного шарнира 4) обеспечено тем, что оси 5, 5"' входной вращательной пары первого 7 карданного шарнира 4 и выходной вращательной пары 8' второго карданного шарнира 4 пар 8 связаны посредством дополнительной тяги 14, сопряженной с этими осями посредством установленных на них сферических шарниров 15, 15' и расположенной параллельно оси промежуточного звена 9, а также тем, что втулки 6, 6"' входной вращательной пары 7 первого карданного шарнира 4 и выходной вращательной пары 8' второго карданного шарнира 4' связаны посредством второй дополнительной тяги 16, сопряженной с этими втулками посредством установленного на каждой из них рычага 17, 17' и сферического шарнира 18, 18', и расположенной параллельно оси промежуточного звена 9.
Два других поступательных движения задаются расположенными во второй и третьей кинематических цепях двигателями поступательного перемещения 11', 11", установленными с перпендикулярно расположенными осями. Далее движение передается на промежуточные сферические шарниры 12', 12" второй и третьей кинематических цепей, а затем на конечные карданные шарниры 13', 13" второй и третьей кинематических цепей, а именно на входные 19', 19" и выходные 20', 20" вращательные кинематические пары с пересекающимися под прямым углом осями. Поскольку выходные вращательные пары 20', 20" карданных шарниров 13', 13" второй и третьей кинематических цепей расположены соосно, а оси входной 7, Т и выходной 8, 8' вращательных кинематических пар первой цепи пересекаются под прямым углом, причем оси входной 7 и выходной 8 вращательных пар первого карданного шарнира 4 расположены параллельно соответственно осям выходной 8' и входной 7' кинематических пар второго карданного шарнира 4', то вращение с двигателя 3 на конечное звено 2 передается с передаточным отношением, равным единице. Тем самым осуществлена частичная кинематичесая развязка.
Использование данной полезной модели обеспечивает повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по четырем координатам на базе частичной кинематической развязки.
Claims (1)
- Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом, включающий основание, конечное звено, четыре двигателя, один из которых является двигателем вращательного перемещения, три кинематические цепи, в одной из которых расположен вертикально установленный двигатель вращательного перемещения, сопряженный с карданным валом, включающим два установленных в горизонтальных плоскостях карданных шарнира, выполненных в виде имеющих ось и втулку входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем оси входной и выходной вращательных пар первого карданного шарнира расположены параллельно соответственно осям выходной и входной кинематических пар второго карданного шарнира, а также промежуточное звено с осью, проходящей через точки пересечения осей вращательных пар карданных шарниров, и выходное звено, жестко сопряженное с конечным звеном механизма, во второй и третьей кинематических цепях расположены по одному горизонтально установленному на основании двигателю, сопряженному посредством промежуточного и конечного шарниров, с конечным звеном механизма, отличающийся тем, что в кинематической цепи, содержащей карданный вал, расположен второй двигатель, выполненный в виде двигателя поступательного перемещения, установленного соосно с двигателем вращательного перемещения, оси входной вращательной пары первого карданного шарнира и выходной вращательной пары второго карданного шарнира связаны посредством дополнительной тяги, сопряженной с этими осями посредством установленных на них сферических шарниров и расположенной параллельно оси промежуточного звена, втулки входной вращательной пары первого карданного шарнира и выходной вращательной пары второго карданного шарнира связаны посредством второй дополнительной тяги, сопряженной с этими втулками посредством установленного на каждой из них рычага и сферического шарнира, и расположенной параллельно оси промежуточного звена, во второй и третьей кинематических цепях двигатели выполнены в виде двигателей поступательного перемещения, установленных с перпендикулярно расположенными осями, промежуточные шарниры второй и третьей кинематических цепей выполнены в виде сферических шарниров, конечные шарниры второй и третьей кинематических цепей выполнены в виде карданных шарниров, выполненных в виде входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, причем выходные вращательные пары карданных шарниров второй и третьей кинематических цепей расположены соосно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151675/02U RU104504U1 (ru) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151675/02U RU104504U1 (ru) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU104504U1 true RU104504U1 (ru) | 2011-05-20 |
Family
ID=44733967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151675/02U RU104504U1 (ru) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU104504U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534706C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет дизайна и технологии" | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы |
-
2010
- 2010-12-17 RU RU2010151675/02U patent/RU104504U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534706C1 (ru) * | 2013-07-11 | 2014-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет дизайна и технологии" | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100749878B1 (ko) | 휴머노이드 로봇용 로봇 암 | |
RU110326U1 (ru) | Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы | |
CN105751202A (zh) | 一种含有五杆运动支链的可重构并联机构 | |
CN104708617B (zh) | 一种三自由度定位机构及其多自由度混联机械手 | |
CN110815182B (zh) | 一种含双驱动复合支链的五自由度并联机构 | |
CN113618750B (zh) | 具有高动态四足运动模式和双臂工作模式的人形机器人 | |
CN110815185A (zh) | 一种含复合支链的六自由度高速并联机构 | |
CN103009376B (zh) | 一种空间三转动并联机构 | |
CN102848375A (zh) | 转动运动和平动运动单独控制的空间六自由度机构 | |
RU104504U1 (ru) | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с карданным валом | |
CN110539293B (zh) | 一种四自由度并联机构 | |
RU2465124C1 (ru) | Пространственный сферический механизм с тремя степенями свободы | |
CN206825405U (zh) | 各向同性空间二自由度转动并联机器人 | |
RU154785U1 (ru) | Пространственный механизм | |
RU152604U1 (ru) | Пространственный механизм с шестью степенями свободы | |
RU164091U1 (ru) | Пространственный механизм с шестью степенями свободы | |
RU113193U1 (ru) | Пространственный механизм с шестью степенями свободы | |
CN108297070B (zh) | 三自由度并联机构 | |
RU179567U1 (ru) | Пространственный механизм с круговой направляющей | |
RU2455146C2 (ru) | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы и кинематической развязкой | |
RU135283U1 (ru) | Пространственный механизм с пятью степенями свободы | |
RU104505U1 (ru) | Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы с частичной кинематической развязкой | |
RU2720270C1 (ru) | Складной механизм с шестью степенями свободы | |
RU2008146266A (ru) | Манипулятор-трипод с шестью степенями подвижности | |
CN110861071B (zh) | 一种具有虚拟转动中心的两转动并联机构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20151218 |