RU164757U1 - MANIPULATOR OF PARALLEL STRUCTURE WITH SIX DEGREES OF FREEDOM - Google Patents

Abstract

Манипулятор параллельной структуры с шестью степеням свободы, содержащий основание, конечное звено, шесть линейных приводов, имеющих подвижную и неподвижную части, причем неподвижная часть закреплена на основании, а приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень и промежуточное звено, при этом стержень сопряжен с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, при этом один конец стержня с помощью сферического шарнира связан с конечным звеном, а другой конец связан с подвижной частью линейного привода посредством промежуточного звена и вращательной пары, отличающийся тем, что между каждым из четырех стержней и соответствующими промежуточными звеньями установлены по две вращательные пары, имеющие перпендикулярные оси, при этом осью первой кинематической пары является стержень, ось второй кинематической пары перпендикулярна стержню, а оси вращения кинематических пар и ось промежуточного звена, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке, причем стержни двух из четырех кинематических цепей связаны с двумя линейными приводами.A manipulator of a parallel structure with six degrees of freedom, containing a base, an end link, six linear drives having a movable and fixed part, the fixed part being fixed to the base, and the drives and the end link are located on opposite sides of the base, kinematic chains, each of which contains the rod and the intermediate link, while the rod is mated to the base by means of a spherical hinge with a hole made with the possibility of translational movement of the rod relative to the base wherein one end of the rod is connected by a spherical hinge to the end link, and the other end is connected to the movable part of the linear actuator by means of an intermediate link and a rotary pair, characterized in that two rotational pairs are installed between each of the four rods and the corresponding intermediate links, having perpendicular axes, while the axis of the first kinematic pair is a rod, the axis of the second kinematic pair is perpendicular to the rod, and the axis of rotation of the kinematic pairs and the axis of the intermediate link on the belonging to the same rod, intersect at one point, wherein two of the four rods of the kinematic chains associated with two linear actuators.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы с рабочей зоной, отделенной от зоны расположения приводов.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, and in particular to the spatial handling mechanisms of robots with six degrees of freedom with a working area separated from the drive location zone.

За прототип принят наиболее близкий по технической сущности манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы (Пат. ПМ №146894 от 22.09.2014 г. «Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы»), содержащий основание, конечное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, связанный с конечным звеном посредством сферического шарнира и сопряженный с основанием сферическим шарниром с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, два линейных привода, неподвижные части которых установлены на основании, причем приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, каждый линейный привод снабжен промежуточным звеном, один конец которого соединен посредством сферического шарнира с подвижной частью линейного привода, а другой связан с соответствующим стержнем посредством карданного шарнира, где осью выходной втулки является сам стержень, а промежуточное звено соединено со втулками входной вращательной пары.The prototype is the closest in technical essence to a parallel structure manipulator with six degrees of freedom (Pat. PM No. 146894 of 09/22/2014 "A parallel structure manipulator with six degrees of freedom"), containing a base, an end link, three kinematic chains, each of which contains a rod connected to the final link by means of a spherical hinge and mated to the base with a spherical hinge with an opening made with the possibility of translational movement of the rod relative to the base, two linear drives, the fixed parts of which are mounted on the base, and the drives and the end link are located on opposite sides of the base, each linear actuator is equipped with an intermediate link, one end of which is connected by means of a spherical hinge to the movable part of the linear actuator, and the other is connected to the corresponding rod by a universal joint where the axis of the output sleeve is the rod itself, and the intermediate link is connected to the bushings of the input rotational pair.

Недостатком данного устройства является то, что карданные шарниры, связывающие промежуточные звенья со стержнем, разнесены по длине стержня, что усложняет управление манипулятором. Кроме того, к недостаткам такого механизма можно отнести ограниченную жесткость устройства, связанную с наличием всего трех стержней, связанных с конечным звеном, что снижает его нагрузочную способность. Недостаточная жесткость устройства также может привести к увеличению вибрации выходного звена и закрепленного на нем инструмента или детали.The disadvantage of this device is that the cardan joints connecting the intermediate links to the rod are spaced along the length of the rod, which complicates the control of the manipulator. In addition, the disadvantages of such a mechanism include the limited rigidity of the device associated with the presence of only three rods associated with the final link, which reduces its load capacity. Insufficient rigidity of the device can also lead to increased vibration of the output link and the tool or part attached to it.

Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам с рабочей зоной конечного звена, отделенной от зоны расположения приводов.The purpose of the utility model is to eliminate the noted drawbacks and increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space along six coordinates with the working area of the final link, separated from the zone of location of the drives.

Поставленная цель достигается тем, что в манипуляторе параллельной структуры с шестью степеням свободы, содержащем основание, конечное звено, шесть линейных приводов, имеющих подвижную и неподвижную части, где неподвижная часть закреплена на основании, а приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, сопряженный с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, один конец стержня сферическим шарниром связан с конечным звеном, а другой связан с подвижными частями линейных приводов посредством вращательных пар, промежуточного звена и сферического шарнира, стержень каждой кинематической цепи связан с промежуточным звеном соответствующего линейного привода двумя последовательно установленными вращательными парами, где осью первой кинематической пары является сам стержень, ось второй кинематической пары перпендикулярна стержню, а оси кинематических пар и промежуточного звена, относящихся к одному стержню, пересекаются в одной точке, причем стержни двух из четырех кинематических цепей связаны с двумя линейными приводами каждый.This goal is achieved by the fact that in a parallel structure manipulator with six degrees of freedom, containing a base, an end link, six linear drives having a movable and fixed part, where the fixed part is fixed to the base, and the drives and the final link are located on opposite sides of the base, kinematic chains, each of which contains a rod mating with the base by means of a spherical hinge with an opening made with the possibility of translational movement of the rod relative to I, one end of the rod is connected by a spherical hinge to the final link, and the other is connected to the moving parts of linear drives by means of rotational pairs, an intermediate link and a spherical hinge, the rod of each kinematic chain is connected to the intermediate link of the corresponding linear drive by two rotational pairs in series, where the axis of the first the kinematic pair is the rod itself, the axis of the second kinematic pair is perpendicular to the rod, and the axis of the kinematic pairs and the intermediate link related one rod, intersect at one point, wherein two of the four rods of the kinematic chains associated with two linear drives each.

Устройство - манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы представлен на Фиг. 1.The device - a manipulator of a parallel structure with six degrees of freedom is shown in FIG. one.

Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы (Фиг. 1) включает основание 1, конечное звено 2, содержит четыре кинематические цепи, каждая из которых включает стержень 3, один конец которого связан с конечным звеном 2 посредством сферического шарнира 4.A parallel structure manipulator with six degrees of freedom (Fig. 1) includes a base 1, an end link 2, contains four kinematic chains, each of which includes a rod 3, one end of which is connected to the end link 2 by means of a spherical hinge 4.

Стержень 3 сопряжен с основанием 1 посредством сферического шарнира 5 с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения в нем стержня. На основании закреплены своей неподвижной частью 6 шесть линейных приводов, подвижные части 7 которых связаны с одним концом одного из четырех промежуточных звеньев 8 посредством сферического шарнира 9. Второй конец промежуточного звена 8 связан со стержнем 3 посредством двух последовательно установленных с перпендикулярными осями вращательных пар 10 и 11, где осью пары 11 является стержень 3. Оси кинематических пар 10 и 11 и промежуточных звеньев 8, относящихся к одному стержню 3, пересекаются в одной точке. Такая последовательность кинематических пар аналогична карданному шарниру. Два из четырех стежней связаны посредством кинематических пар 10 и 11 и промежуточных звеньев 8 с двумя расположенными на подвижной части 7 линейных приводов сферическими шарнирами 9. При этом оси всех кинематических пар 10 и 11 и промежуточных звеньев 8, относящихся к одному стержню 3, также пересекаются в одной точке.The rod 3 is interfaced with the base 1 by means of a spherical hinge 5 with a hole made with the possibility of translational movement of the rod in it. On the base, six linear actuators are fixed with their fixed part 6, the movable parts 7 of which are connected to one end of one of the four intermediate links 8 by means of a spherical hinge 9. The second end of the intermediate link 8 is connected to the rod 3 by means of two rotational pairs 10 installed in series with the perpendicular axes and 11, where the axis of the pair 11 is the rod 3. The axes of the kinematic pairs 10 and 11 and the intermediate links 8, related to the same rod 3, intersect at one point. This sequence of kinematic pairs is similar to a gimbal. Two of the four stitches are connected by means of kinematic pairs 10 and 11 and intermediate links 8 with two spherical joints 9 located on the movable part 7 of the linear actuators 9. Moreover, the axes of all kinematic pairs 10 and 11 and the intermediate links 8 belonging to the same rod 3 also intersect at one point.

Пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом. Перемещение конечного звена 2 относительно основания 1, осуществляется шестью линейными приводами в которых неподвижная часть 6 закреплена на основании 1. Движение передается от подвижной части привода 7 через сферический шарнир 9 на промежуточное звено 8, далее через кинематические пары 10, 11 на стержень 3. Расположенные на основании сферические шарниры 5 с отверстиями допускают как повороты стержня 3, так и его поступательное перемещение. Далее движение через сферические шарниры 4 передается на конечное звено 2. Механизм обеспечивает конечному звену 2 шесть степеней свободы. При этом зона расположения приводов и конечное звено находятся по разные стороны основания.The spatial mechanism with six degrees of freedom works as follows. The movement of the final link 2 relative to the base 1, is carried out by six linear drives in which the fixed part 6 is fixed on the base 1. The movement is transmitted from the moving part of the drive 7 through a spherical joint 9 to the intermediate link 8, then through the kinematic pairs 10, 11 to the rod 3. Located based on the spherical joints 5 with holes allow both the rotation of the rod 3, and its translational movement. Further, the movement through the spherical joints 4 is transmitted to the final link 2. The mechanism provides the final link 2 with six degrees of freedom. At the same time, the location of the drives and the final link are on opposite sides of the base.

Claims (1)

Манипулятор параллельной структуры с шестью степеням свободы, содержащий основание, конечное звено, шесть линейных приводов, имеющих подвижную и неподвижную части, причем неподвижная часть закреплена на основании, а приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень и промежуточное звено, при этом стержень сопряжен с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, при этом один конец стержня с помощью сферического шарнира связан с конечным звеном, а другой конец связан с подвижной частью линейного привода посредством промежуточного звена и вращательной пары, отличающийся тем, что между каждым из четырех стержней и соответствующими промежуточными звеньями установлены по две вращательные пары, имеющие перпендикулярные оси, при этом осью первой кинематической пары является стержень, ось второй кинематической пары перпендикулярна стержню, а оси вращения кинематических пар и ось промежуточного звена, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке, причем стержни двух из четырех кинематических цепей связаны с двумя линейными приводами.

A manipulator of a parallel structure with six degrees of freedom, containing a base, an end link, six linear drives having a movable and fixed part, the fixed part being fixed to the base, and the drives and the end link are located on opposite sides of the base, kinematic chains, each of which contains the rod and the intermediate link, while the rod is mated to the base by means of a spherical hinge with a hole made with the possibility of translational movement of the rod relative to the base wherein one end of the rod is connected by a spherical hinge to the end link, and the other end is connected to the movable part of the linear actuator by means of an intermediate link and a rotary pair, characterized in that two rotational pairs are installed between each of the four rods and the corresponding intermediate links, having perpendicular axes, while the axis of the first kinematic pair is a rod, the axis of the second kinematic pair is perpendicular to the rod, and the axis of rotation of the kinematic pairs and the axis of the intermediate link on the belonging to the same rod, intersect at one point, wherein two of the four rods of the kinematic chains associated with two linear actuators.

Images