RU174484U1 - SPATIAL MECHANISM WITH THREE DEGREES OF FREEDOM - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы. Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам. Технический результат - устранение отмеченного недостатка и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to the spatial manipulation mechanisms of robots with three degrees of freedom. The purpose of the utility model is to increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space in three coordinates. The technical result is the elimination of the noted drawback and increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space in three coordinates.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно, к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely, to the spatial manipulation mechanisms of robots with three degrees of freedom.

Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам.The purpose of the utility model is to increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space in three coordinates.

За прототип взято устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы (монография Xianwen Kong and Clement Gosselin, Type Synthesis of Parallel Mechanisms, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007 (Fig. 7.10(e) page 123)) (фиг. 1), включающий основание, выходное звено, три кинематических цепи, содержащих каждая расположенный на основании входной вращательный шарнир, сопряженный с первым промежуточным звеном, связанным посредством первого промежуточного вращательного шарнира со вторым промежуточным звеном, сопряженным посредством второго промежуточного вращательного шарнира с третьим промежуточным звеном, связанным посредством третьего промежуточного вращательного шарнира с четвертым промежуточным звеном, сопряженным посредством конечного вращательного шарнира с выходным звеном, причем оси третьих промежуточных вращательных шарниров и конечных вращательных шарниров всех цепей пересекаются в одной точке, а оси входного вращательного шарнира, первого и второго промежуточных вращательных шарниров в каждой цепи параллельны друг другу.The prototype is a device - a spatial mechanism with three degrees of freedom (monograph Xianwen Kong and Clement Gosselin, Type Synthesis of Parallel Mechanisms, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007 (Fig. 7.10 (e) page 123)) (Fig. 1), including the base , an output link, three kinematic chains each containing an input rotary hinge located on the base coupled to a first intermediate link coupled by a first intermediate rotary joint to a second intermediate link paired by a second intermediate rotary joint to a third intermediate link, connected by a third intermediate rotary joint with a fourth intermediate link, coupled by means of a final rotary joint to an output link, the axes of the third intermediate rotary joints and the final rotary joints of all chains intersect at one point, and the axes of the input rotary joint, the first and second intermediate rotational joints in each chain are parallel to each other.

Недостатком данного устройства является сложность обеспечения пересечения осей третьих промежуточных вращательных шарниров и конечных вращательных шарниров всех цепей в одной точке.The disadvantage of this device is the difficulty of ensuring the intersection of the axes of the third intermediate rotary joints and the final rotary joints of all chains at one point.

Технический результат - устранение отмеченного недостатка и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам.The technical result is the elimination of the noted drawback and increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space in three coordinates.

Технический результат достигается тем, что пространственный механизм с тремя степенями свободы, включает основание, выходное звено, три кинематических цепи, соединяющие основание и выходное звено и каждая из которых состоит из четырех промежуточных звеньев, соединенных между собой посредством трех вращательных шарниров. Первые звенья цепей сопряжены с основанием посредством закрепленных на основании входных вращательных шарниров, а последние звенья соединены с выходным звеном с помощью конечных вращательных шарниров. При этом оси входных вращательных шарниров всех цепей лежат на одной прямой, а оси конечных вращательных шарниров всех цепей пересекаются в одной точке, расположенной на этой же прямой. Оси третьих промежуточных вращательных шарниров в каждой кинематической цепи параллельны осям первых и вторых промежуточных шарниров этих цепей соответственно.The technical result is achieved by the fact that the spatial mechanism with three degrees of freedom includes a base, an output link, three kinematic chains connecting the base and the output link and each of which consists of four intermediate links interconnected by three rotary joints. The first links of the chains are coupled to the base by means of rotational hinges fixed on the base of the base, and the last links are connected to the output link by means of final rotational hinges. In this case, the axes of the input rotary joints of all chains lie on one straight line, and the axes of the final rotational joints of all chains intersect at one point located on the same line. The axes of the third intermediate rotary joints in each kinematic chain are parallel to the axes of the first and second intermediate joints of these chains, respectively.

Устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы, представлено на фигуре 1.The device is a spatial mechanism with three degrees of freedom, shown in figure 1.

Устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы, включает основание 1, выходное звено 2, три кинематических цепи, содержащих каждая расположенный на основании входной вращательный шарнир 3 (3', 3''), сопряженный с первым промежуточным звеном 4 (4', 4''), связанным посредством первого промежуточного вращательного шарнира 5 (5', 5'') со вторым промежуточным звеном 6 (6', 6''), сопряженным посредством второго промежуточного вращательного шарнира 7 (7', 7'') с третьим промежуточным звеном 8 (8', 8''), связанным посредством третьего промежуточного вращательного шарнира 9 (9', 9'') с четвертым промежуточным звеном 10 (10', 10''), сопряженным посредством конечного вращательного шарнира 11 (11', 11'') с выходным звеном 2, причем оси конечных вращательных шарниров 11 (11', 11'') всех цепей пересекаются в одной точке, а оси первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных вращательных шарниров в каждой цепи параллельны друг другу. При этом оси входных вращательных шарниров 3 (3', 3'') всех цепей лежат на одной прямой, проходящей через точку пересечения осей конечных вращательных шарниров 11 (11', 11''), а ось третьего промежуточного вращательного шарнира 9 (9', 9'') в каждой кинематической цепи параллельна осям первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных шарниров этой цепи.The device is a spatial mechanism with three degrees of freedom, includes a base 1, an output link 2, three kinematic chains, each containing an input rotary hinge 3 (3 ', 3' ') located on the base, paired with the first intermediate link 4 (4', 4 '') connected by means of a first intermediate rotary hinge 5 (5 ', 5``) to a second intermediate link 6 (6', 6 '') mated by a second intermediate rotary hinge 7 (7 ', 7' ') with a third intermediate 8 (8 ', 8``) connected by a third intermediate the joint hinge 9 (9 ', 9' ') with the fourth intermediate link 10 (10', 10 ''), coupled through the final rotary hinge 11 (11 ', 11' ') with the output link 2, and the axis of the final rotary hinges 11 (11 ', 11' ') of all chains intersect at one point, and the axes of the first 5 (5', 5 '') and second 7 (7 ', 7' ') intermediate rotary joints in each chain are parallel to each other. In this case, the axes of the input rotary hinges 3 (3 ', 3' ') of all chains lie on one straight line passing through the point of intersection of the axes of the final rotary hinges 11 (11', 11 ''), and the axis of the third intermediate rotary hinge 9 (9 ' , 9``) in each kinematic chain is parallel to the axes of the first 5 (5 ', 5' ') and second 7 (7', 7``) intermediate joints of this chain.

Устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы работает следующим образом.The device is a spatial mechanism with three degrees of freedom works as follows.

Относительно основания 1 конечное звено 2 поворачивается относительно трех осей посредством трех кинематических цепей. Поворот входных вращательных шарниров 3 (3', 3'') передается через три промежуточных вращательных шарнира 5, 7, 9 (5', 5''; 7', 7''; 9', 9'') и четыре промежуточных звена 4, 6, 8, 10 (4', 4''; 6', 6''; 8', 8'', 10', 10'') на конечные вращательные шарниры 11 (11', 11''). Причем оси конечных вращательных шарниров 11 (11', 11'') всех цепей пересекаются в одной точке, оси первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных вращательных шарниров в каждой цепи параллельны друг другу, оси входных вращательных шарниров 3 (3', 3'') всех цепей лежат на одной прямой, проходящей через точку пересечения осей конечных вращательных шарниров 11 (11', 11''), а ось третьего промежуточного вращательного шарнира 9 (9', 9'') в каждой кинематической цепи параллельна осям первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных шарниров этой цепи, что обеспечивает строго вращательные движения конечного звена 2.With respect to the base 1, the final link 2 is rotated relative to the three axes by means of three kinematic chains. The rotation of the input rotary hinges 3 (3 ', 3``) is transmitted through three intermediate rotary hinges 5, 7, 9 (5', 5 ''; 7 ', 7' '; 9', 9 '') and four intermediate links 4, 6, 8, 10 (4 ', 4' '; 6', 6 ''; 8 ', 8' ', 10', 10 '') on the final rotary joints 11 (11 ', 11' '). Moreover, the axes of the final rotary joints 11 (11 ', 11``) of all chains intersect at one point, the axes of the first 5 (5', 5 '') and second 7 (7 ', 7``) intermediate rotary joints in each chain are parallel to each other, the axes of the input rotary hinges 3 (3 ', 3' ') of all chains lie on one straight line passing through the point of intersection of the axes of the final rotary hinges 11 (11', 11 ''), and the axis of the third intermediate rotary hinge 9 (9 ', 9' ') in each kinematic chain parallel to the axes of the first 5 (5', 5``) and second 7 (7 ', 7' ') intermediate joints of this chain, which ensures strictly rotary motion final link 2.

Claims (1)

Пространственный механизм с тремя степенями свободы, включающий основание, выходное звено, три кинематических цепи, соединяющие основание и выходное звено, и каждая из которых состоит из четырех промежуточных звеньев, соединенных между собой посредством трех вращательных шарниров, при этом первые звенья цепей сопряжены с основанием посредством закрепленных на основании входных вращательных шарниров, а последние звенья соединены с выходным звеном с помощью конечных вращательных шарниров, отличающийся тем, что оси входных вращательных шарниров всех цепей лежат на одной прямой, а оси конечных вращательных шарниров всех цепей пересекаются в одной точке, расположенной на этой же прямой, причем оси третьих промежуточных вращательных шарниров в каждой кинематической цепи параллельны осям первых и вторых промежуточных шарниров этих цепей соответственно.A spatial mechanism with three degrees of freedom, including a base, an output link, three kinematic chains connecting the base and the output link, and each of which consists of four intermediate links interconnected by three rotational joints, while the first chain links are paired with the base by fixed on the basis of the input rotary hinges, and the last links are connected to the output link using the final rotary hinges, characterized in that the axis of the input rotational the hinges of all chains lie on one straight line, and the axes of the final rotational hinges of all chains intersect at one point located on the same straight line, and the axes of the third intermediate rotary joints in each kinematic chain are parallel to the axes of the first and second intermediate hinges of these chains, respectively.

Images