RU182801U1

RU182801U1 - Манипулятор с пятью степенями свободы

Info

Publication number: RU182801U1
Application number: RU2018114080U
Authority: RU
Inventors: Глеб Сергеевич Филиппов; Виктор Аркадьевич Глазунов; Александр Константинович Алешин; Сергей Владимирович Левин; Гагик Володяевич Рашоян; Константин Андреевич Шалюхин; Сергей Александрович Скворцов; Александр Владимирович Бельский; Сергей Сергеевич Гаврюшин; Александр Григорьевич Григорьянц
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2018-09-03

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов.Манипулятор параллельной структуры, имеющий пять степеней свободы, содержит основание, выходное звено, подвижную платформу, установленную на платформе каретку продольного перемещения с закрепленным на ней выходного звена, а также кинематические цепи, связывающие основание с кареткой. Платформа и каретка выполнены прямоугольной формы из полых труб и сочлены между собой с взаимно перпендикулярным расположением длинных сторон, при этом элементы труб коротких сторон платформы и длинных сторон каретки выполнены разрезными и соединены с помощью телескопических муфт с возможностью изменения ширины платформы и длины каретки. Кроме того, платформа соединена с основанием посредством установленных попарно на длинных сторонах платформы четырех кинематических цепей, каждая из которых содержит жестко установленный на основании вращательный привод и два шарнирно соединенных между собой передаточных звена, первое из них закреплено на оси привода, а второе шарнирно сопряжено с длинной стороной платформы, причем оси вращения приводов и поворота шарнирных соединений кинематических цепей параллельны направлению длинных сторон платформы. Каретка установлена на платформе с возможностью движения вдоль платформы и вращения вокруг собственной оси с помощью комбинированного двигателя и двух скользящих шарниров, расположенных на противоположных длинных сторонах платформы соответственно, при этом соединение каретки с комбинированным двигателем осуществлено посредством центральной оси, а с поворотными шарнирами - двумя перемычками. Манипулятор обеспечивает выходному звену пять степеней подвижности.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов.

В качестве прототипа выбран наиболее близкий по технической сущности манипулятор параллельной структуры с пятью степенями подвижности (Патент РФ на полезную модель №169275 от 13.03.2017, МПК B25J 1/00), включающий основание, подвижную платформу, связанную с основанием четырьмя приводами, каретку продольного перемещения с установленным на ней вращательным приводом выходного звена и сопряженную с подвижной платформой посредством привода поступательного перемещения и поступательных кинематических пар, и выходное звено.

К его недостаткам можно отнести наличие в двух кинематических цепях поступательных кинематических пар, склонных к перегибам и заклиниваниям, а также ограничены возможности перемещения выходного звена по вертикали.

Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования.

Поставленная цель достигается тем, что манипулятор параллельной структуры, имеющий пять степеней свободы, содержит основание, выходное звено, подвижную платформу, установленную на платформе каретку продольного перемещения с закрепленным на ней приводом выходного звена, а также кинематические цепи, связывающие основание с кареткой. Платформа и каретка выполнены прямоугольной формы из полых труб и сочлены между собой с взаимно перпендикулярным расположением длинных сторон, при этом элементы труб коротких сторон платформы и длинных сторон каретки выполнены разрезными и соединены с помощью телескопических муфт с возможностью изменения ширины платформы и длины каретки. Кроме того, платформа соединена с основанием посредством установленных попарно на длинных сторонах платформы четырех кинематических цепей, каждая из которых содержит жестко установленный на основании вращательный привод и два шарнирно соединенных между собой передаточных звена, первое из них закреплено на оси привода, а второе шарнирно сопряжено с длинной стороной платформы, причем оси вращения приводов и поворота шарнирных соединений кинематических цепей параллельны направлению длинных сторон платформы, Каретка установлена на платформе с возможностью движения вдоль платформы и вращения вокруг собственной оси с помощью комбинированного двигателя и двух скользящих шарниров, расположенных на противоположных длинных сторонах платформы соответственно, при этом соединение каретки с комбинированным двигателем осуществлено посредством центральной оси, а с поворотными шарнирами - двумя перемычками.

Устройство - пространственный механизм с пятью степенями свободы представлено на Фиг. 1.

Предложенный манипулятор с пятью степенями свободы содержит основание 1, выходное звено 2, подвижную платформу 3, связанную с основанием четырьмя приводами 4, установленную на платформе каретку продольного перемещения 5 с закрепленным на ней приводом 6 выходного звена 2. Платформа 3 и каретка 5 выполнены прямоугольной формы из полых труб и сопряжены между собой с взаимно перпендикулярным расположением длинных сторон, при этом элементы труб коротких сторон платформы и длинных сторон каретки выполнены разрезными и соединены с помощью телескопических муфт 7 с возможностью изменения ширины платформы и длины каретки. Кроме того, платформа 3 соединена с основанием 1 посредством установленных попарно на длинных сторонах платформы четырех кинематических цепей, каждая из которых содержит два шарнирно сопряженные между собой передаточных звена 8 и 9, первый из них закреплен на оси привода 4, а второй шарнирно сопряжен с длинной стороной платформы 3, причем оси поворота приводов 4 и шарнирных соединений кинематических пар 8 и 9 параллельны направлению длинных сторон платформы, Установленная на платформе каретка 5 с возможностью движения вдоль платформы и вращения вокруг собственной оси с помощью комбинированного двигателя 10 и двух скользящих шарниров 11, расположенных на противоположных длинных сторонах платформы 3, при этом соединение каретки 5 с комбинированным двигателем 10 осуществлено посредством центральной оси 12, а с поворотными шарнирами 11 - двумя перемычками 13.

Манипулятор на основе механизма с пятью степенями свободы работает следующим образом.

Рабочая зона выходного звена манипулятора располагается между кинематически связанным выходным звеном 2 и основанием 1 посредством приводов 4. Совместное действие всех четырех приводов позволяет перемещать в пространстве подвижную платформу 3. Перемещение одного или части приводов или их противоположное перемещение приводит к наклону или повороту платформы 3 относительно продольной оси. Кроме того, совместное действие приводов 4 приводит наряду с поворотом платформы 3 к ее перемещению в поперечном направлении. На подвижной платформе 3 расположена подвижная продольная каретка 5, перемещение которой производится размещенным на платформе приводом поступательного перемещения 10, связанный с выходным звеном 2, на котором может быть закреплен инструмент или обрабатываемая деталь (на фиг. 1 не показаны).

Таким образом, приводы 4 совместно обеспечивают вертикальное перемещение выходного звена 6, его поворот вокруг продольно оси вместе с подвижной платформой 3, а также его перемещение в поперечном направлении.

Привод 10 и поступательные кинематические пары 8 позволяют осуществить поступательное перемещение выходного звена 2 в плоскости подвижной платформы 3 вдоль продольной оси, также привод 10 поворачивает выходное звено 2 вокруг поперечной оси. На выходном звене 2 может быть закреплен инструмент или обрабатываемая деталь. Манипулятор обеспечивает выходному звену пять степеней подвижности.

Claims

Манипулятор с пятью степенями свободы, включающий основание, выходное звено, подвижную платформу, связанную с основанием четырьмя приводами, установленную на платформе каретку продольного перемещения с закрепленным на ней приводом выходного звена, и кинематические цепи, связывающие основание с кареткой, отличающийся тем, что платформа и каретка выполнены прямоугольной формы из полых труб и сочленены между собой с взаимно перпендикулярным расположением длинных сторон, при этом элементы труб коротких сторон платформы и длинных сторон каретки выполнены разрезными и соединены с помощью телескопических муфт с возможностью изменения ширины платформы и длины каретки, причем платформа соединена с основанием посредством установленных попарно на длинных сторонах платформы четырех кинематических цепей, каждая из которых содержит два сопряженных между собой передаточных звена, первое из которых закреплено на оси установленного на основании привода, а второе шарнирно сопряжено с длинной стороной платформы, при этом оси вращения приводов и поворота шарнирных соединений кинематических цепей параллельны направлению длинных сторон платформы, причем каретка на этих сторонах установлена с возможностью движения вдоль платформы и вращения вокруг собственной оси с помощью комбинированного двигателя и двух скользящих шарниров, установленных на противоположной длинной стороне платформы, при этом соединение каретки с комбинированным двигателем осуществлено посредством центральной оси, а с поворотными шарнирами - двумя перемычками.