RU133044U1 - SPATIAL MECHANISM WITH SIX DEGREES OF FREEDOM - Google Patents

Abstract

Пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном, отличающийся тем, что в нем выполнены четыре кинематические цепи, две из которых имеют по два дополнительных промежуточных звена, которые соединены между собой вращательными кинематическими парами, образуют вращательные кинематические пары с входными звеньями и сферические кинематические пары между промежуточными звеньями и выходными звеньями, при этом в двух других кинематических цепях установлены по одному промежуточному звену, которые образуют с входными и выходными звеньями сферические кинематические пары. A spatial mechanism with six degrees of freedom, including a base made in the form of a circular guide, an output link, kinematic chains, each of which contains an input link made in the form of a carriage mounted on the base, an initial kinematic pair conjugated to the input link, and an end spherical a pair associated with the output link, characterized in that it has four kinematic chains, two of which have two additional intermediate links that are interconnected by a rotator kinematic pairs, form rotational kinematic pairs with input links and spherical kinematic pairs between intermediate links and output links, while in two other kinematic chains one intermediate link is installed, which form spherical kinematic pairs with input and output links.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов шестью степенями свободы.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to robotics, and in particular to the spatial manipulation mechanisms of robots with six degrees of freedom.

Целью является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам. При этом некоторые приводы вращательного движения установлены на каретках, установленных на круглой направляющей. Это дает возможность полного оборота вокруг вертикальной оси. Это важно для многих устройств, например для тренажеров, технологических установок.The goal is to increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space along six coordinates. However, some rotary motion drives are mounted on carriages mounted on a circular guide. This allows a complete revolution around the vertical axis. This is important for many devices, for example, simulators, process plants.

В качестве аналога механизма взято устройство-пространственный механизм с шестью степенями свободы (монография J.P.Merlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig.2.39, page 54), включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, шесть кинематических цепей, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную сферическую кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном. Недостатком данного устройства - аналога является наличие слишком большого количества кинематических цепей которые могут «мешать» друг другу и ограничивать функциональные возможности механизма, в частности при вращениях вокруг горизонтальных осей.A device-spatial mechanism with six degrees of freedom (monograph JPMerlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig.2.39, page 54), including a base made in the form of a circular guide, an output link, six, is taken as an analog of the mechanism kinematic chains, each of which contains an input link made in the form of a carriage mounted on the base, an initial spherical kinematic pair conjugated to the input link, and a final spherical pair conjugated to the output link. there are too many kinematic chains that can “interfere” with each other and limit the functionality of the mechanism, in particular during rotations around horizontal axes.

За прототип механизма взято устройство (монография J.Р.Merlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig.2.43, page 56), Пространственный механизм с шестью степенями свободы включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном, причем в двух кинематических цепях начальные кинематические пары выполнены в виде вращательных кинематических пар, а между начальной кинематической парой и конечной сферической парой расположена промежуточная кинематическая пара.The device is taken as a prototype of the mechanism (monograph by J.P. Merlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig.2.43, page 56), a spatial mechanism with six degrees of freedom including a base made in the form of a circular guide, an output link, three kinematic chains, each of which contains an input link made in the form of a carriage mounted on the base, an initial kinematic pair and an end spherical pair conjugated to the output link, and in two kinematic chains the initial kinematic pairs are made in the form of rotational ki ematicheskih pairs, and between the start and end of the kinematic pair is a pair of spherical intermediate kinematic pair.

Недостатком данного устройства (прототипа) является наличие лишь трех кинематических цепей, которые не обеспечивают достаточной устойчивости выходного звена механизма.The disadvantage of this device (prototype) is the presence of only three kinematic chains, which do not provide sufficient stability of the output link of the mechanism.

Технический результат - устранение отмеченного недостатка и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройства манипулирования в пространстве.The technical result is the elimination of the noted drawback and increase the technical and operational efficiency of the manipulation device in space.

На фиг.1 представлена принципиальная схема пространственного механизма с шестью степенями свободы.Figure 1 presents a schematic diagram of a spatial mechanism with six degrees of freedom.

Примечание: на фиг.1 апострофами ('), (''), ('''), ('''') обозначаются позиции элементов механизма по принадлежности к одной кинематической цепи.Note: in Fig. 1, the apostrophes ('), (' '), (' ''), ('' '') denote the positions of the elements of the mechanism by belonging to one kinematic chain.

Устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы (фиг.1) включает основание 1, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено 2, четыре кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено 3', 3', 3''', 3'''', выполненные в виде кареток, установленных на основании 1, начальную кинематическую пару 4', 4'', 5''', 5'''', сопряженные с входным звеном 3', 3'', 3''', 3'''' и конечную сферическую пару 6', 6'', 6''', 6'''', сопряженные с выходным звеном 2, причем в двух кинематических цепях между кинематическими парами 4', 4'' и 6', 6'' дополнительно установлены промежуточные звенья 7', 7'' и 8', 8'', которые соединены между собой вращательными кинематическими парами 9', 9'' и образуют вращательные кинематические пары 4', 4'' с входными звеньями 3', 3'' и выходным звеном 2 посредством сферических кинематических пар 6', 6'', при этом в двух других кинематических цепях установлены по одному промежуточному звену 10''', 10'''' которые образуют с выходным звеном 2 и входными звеньями 3''' и 3'''' сферические кинематические пары 5''', 5'''' и 4''', 4''''.The device is a spatial mechanism with six degrees of freedom (Fig. 1) includes a base 1 made in the form of a circular guide, an output link 2, four kinematic chains, each of which contains an input link 3 ', 3', 3 '' ', 3' '' 'made in the form of carriages installed on the base 1, the initial kinematic pair 4', 4 '', 5 '' ', 5' '' '', conjugated with the input link 3 ', 3' ', 3' '' , 3 '' '' and the final spherical pair 6 ', 6' ', 6' '', 6 '' '' ', conjugated to the output link 2, moreover, in two kinematic chains between the kinematic pairs 4', 4 '' and 6 ', 6' 'is additionally set Lena intermediate links 7 ', 7' 'and 8', 8 '', which are interconnected by rotational kinematic pairs 9 ', 9' 'and form rotational kinematic pairs 4', 4 '' with input links 3 ', 3' ' and output link 2 by means of spherical kinematic pairs 6 ', 6' ', while in two other kinematic chains one intermediate link 10' '', 10 '' '' is installed, which form with output link 2 and input links 3 '' ' and 3 '' '' spherical kinematic pairs 5 '' ', 5' '' 'and 4' '', 4 '' ''.

Устройство (Фиг.1) - пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом: относительно основания 1, конечное звено 2 перемещается под действием кинематических цепей. При этом движение передается по двум направлениям от входных звеньев, выполненных в виде кареток 3', 3'', 3''', 3''°° и установленных на основании 1. По первому направлению движение передается параллельно по двум кинематическим цепям на начальные кинематические пары 4', 4'', которые сопряжены с входными звеньями 3', 3'', далее через промежуточные звенья 7', 7'' и 8', 8'', которые связаны соответственно между собой вращательными кинематическими парами 9', 9'' на конечные сферические пары 6', 6'' с последующим выходом на звено 2, причем в этих кинематических цепях начальные кинематические пары 4', 4'' и промежуточные кинематические пары 8', 8'' выполнены в виде вращательных кинематических пар, а по второму направлению движение передается по двум другим параллельным кинематическим цепям от начальных сферических кинематических пар 4''', 4'''' на конечные сферические пары 6''', 6'''' через соответствующие промежуточные звенья 9''', 9'''' и далее через сферические пары 6''' и 6'''' на сопряженное с ними выходное звено 2.The device (Figure 1) - a spatial mechanism with six degrees of freedom works as follows: relative to the base 1, the final link 2 moves under the action of kinematic chains. In this case, the movement is transmitted in two directions from the input links, made in the form of carriages 3 ', 3' ', 3' '', 3 '' °° and installed on the basis of 1. In the first direction, the movement is transmitted in parallel along two kinematic chains to the initial kinematic pairs 4 ', 4' ', which are interfaced with input links 3', 3 '', then through intermediate links 7 ', 7' 'and 8', 8 '', which are connected respectively by rotational kinematic pairs 9 ', 9 '' to the final spherical pairs 6 ', 6' 'followed by exit to link 2, and in these kinematic chains initial kinematic pairs 4 ', 4' 'and intermediate kinematic pairs 8', 8 '' are made in the form of rotational kinematic pairs, and in the second direction the motion is transmitted along two other parallel kinematic chains from the initial spherical kinematic pairs 4 '', 4 ' '' 'to the final spherical pairs 6' '', 6 '' '' 'through the corresponding intermediate links 9' '', 9 '' '' 'and further through the spherical pairs 6' '' and 6 '' '' to the conjugate with them output link 2.

Технический результат достигается тем, что в многозвенном пространственном механизме с шестью степенями свободы, содержащим выполненное в виде круглой направляющей основание, выходное звено, кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде установленной на основании каретки, начальную кинематическую пару, сопряженную с выходным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном. Для обеспечения устойчивости выходного звена в предлагаемом устройстве две кинематические цепи содержат начальные и промежуточные вращательные кинематические пары, и конечные сферические пары, соединенные с выходным звеном, а две другие кинематические цепи имеют по одному промежуточному звену, которые образуют с входными и выходными звеньями сферические кинематические пары.The technical result is achieved by the fact that in a multilink spatial mechanism with six degrees of freedom, containing a base made in the form of a circular guide, an output link, kinematic chains, each of which contains an input link made in the form of a carriage mounted on the base, an initial kinematic pair, paired with output link, and a finite spherical pair conjugated to the output link. To ensure the stability of the output link in the proposed device, two kinematic chains contain initial and intermediate rotational kinematic pairs, and the final spherical pairs connected to the output link, and two other kinematic chains have one intermediate link, which form spherical kinematic pairs with the input and output links .

Claims (1)

Пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном, отличающийся тем, что в нем выполнены четыре кинематические цепи, две из которых имеют по два дополнительных промежуточных звена, которые соединены между собой вращательными кинематическими парами, образуют вращательные кинематические пары с входными звеньями и сферические кинематические пары между промежуточными звеньями и выходными звеньями, при этом в двух других кинематических цепях установлены по одному промежуточному звену, которые образуют с входными и выходными звеньями сферические кинематические пары.

A spatial mechanism with six degrees of freedom, including a base made in the form of a circular guide, an output link, kinematic chains, each of which contains an input link made in the form of a carriage mounted on the base, an initial kinematic pair conjugated to the input link, and an end spherical a pair associated with the output link, characterized in that it has four kinematic chains, two of which have two additional intermediate links that are interconnected by a rotator kinematic pairs, form rotational kinematic pairs with input links and spherical kinematic pairs between intermediate links and output links, while in two other kinematic chains one intermediate link is installed, which form spherical kinematic pairs with input and output links.

Images