RU220942U1 - SPATIAL MANIPULATION MECHANISM - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике. Манипуляционный пространственный механизм содержит неподвижную опору, выходное звено стержневого типа, которое связано с платформой посредством вращательной кинематической пары, снабженной приводом вращения выходного звена. Платформа соединена с ортогональными направляющими тремя кинематическими цепями. Каждая кинематическая цепь снабжена приводной кареткой поступательного движения, и имеет два соединительных звена, связанных друг с другом вращательными кинематическими парами. Одно соединительное звено связано с приводной кареткой поступательного движения посредством вращательной кинематической парой. Другое соединительное звено связано с платформой посредством вращательной кинематической пары. Ортогональные направляющие закреплены на ось поворота ортогональных направляющих, которая соединена с вращательной кинематической парой с приводом вращения. Ортогональные направляющие расположены симметрично относительно оси поворота ортогональных направляющих. Обеспечивается расширение рабочей зоны перемещения выходного звена механизма. 1 ил. The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics. The spatial manipulation mechanism contains a fixed support, a rod-type output link, which is connected to the platform through a rotational kinematic pair equipped with a rotation drive for the output link. The platform is connected to orthogonal guides by three kinematic chains. Each kinematic chain is equipped with a translational drive carriage and has two connecting links connected to each other by rotational kinematic pairs. One connecting link is connected to the translational drive carriage through a rotational kinematic pair. Another connecting link is connected to the platform through a rotational kinematic pair. The orthogonal guides are attached to the rotation axis of the orthogonal guides, which is connected to a rotational kinematic pair with a rotation drive. Orthogonal guides are located symmetrically relative to the rotation axis of the orthogonal guides. The expansion of the working area of movement of the output link of the mechanism is ensured. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам, роботам, выполняющим вращательно-поступательные движения.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to spatial manipulation mechanisms, robots performing rotational-translational movements.

Известен пространственный механизм, принятый в качестве прототипа (Филиппов Г.С. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Научное обоснование и разработка механизмов параллельно-последовательной структуры для многокоординатных манипуляционных систем, 2019 г, с. 84, рис. 2.68), содержащий выходное звено в виде захвата, которое посредством вращательной кинематической пары соединено через промежуточные звенья с тремя кинематическими цепями, каждая цепь содержит приводные каретки, расположенные вдоль ортогональных осей, размещенных на подвижной платформе. Каждая кинематическая цепь образована двумя последовательными подвижными шарнирными параллелограммами. Соединительные вращательные пары шарнирных параллелограммов расположены на общих осях. Подвижная платформа соединена с неподвижным основанием вращательной парой.There is a known spatial mechanism, adopted as a prototype (Filippov G.S. Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, Scientific justification and development of mechanisms of parallel-sequential structure for multi-coordinate manipulation systems, 2019, p. 84, Fig. 2.68), containing an output link in the form of a gripper, which, through a rotational kinematic pair, is connected through intermediate links to three kinematic chains, each chain contains drive carriages located along orthogonal axes located on a movable platform. Each kinematic chain is formed by two successive movable articulated parallelograms. The connecting rotational pairs of articulated parallelograms are located on common axes. The movable platform is connected to the fixed base by a rotational pair.

Недостатком данного пространственного механизма является ограниченная зона перемещения выходного звена механизма, что снижает функциональные возможности робототехнических систем.The disadvantage of this spatial mechanism is the limited movement area of the output link of the mechanism, which reduces the functionality of robotic systems.

Задачей и техническим результатом полезной модели является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей устройства за счет увеличения рабочей зоны выходного звена механизма, и обеспечивается симметричным расположением ортогональных подвижных осей относительно входной вращательной пары.The objective and technical result of the utility model is to expand the functional and operational capabilities of the device by increasing the working area of the output link of the mechanism, and is ensured by the symmetrical arrangement of orthogonal moving axes relative to the input rotational pair.

Указанный технический результат достигается манипуляционным пространственным механизмом, содержащим опору, платформу, выходное звено стержневого типа, связанное с платформой посредством вращательной кинематической пары с приводом вращения, платформа сопряжена с ортогональными направляющими посредством трех кинематических цепей, снабженных приводными каретками поступательного движения, установленными на ортогональных направляющих, которые закреплены на оси ортогональных направляющих, связанных с вращательной кинематической парой с приводом вращения, и соединенной с неподвижной опорой, кинематические цепи содержат первые соединительные звенья и вторые соединительные звенья, связанные соответствующими вращательными кинематическими парами, первые соединительные звенья связаны с соответствующими приводными каретками поступательного движения посредством вращательных кинематических пар, а вторые соединительные звенья связаны вращательными кинематическими парами с платформой.The specified technical result is achieved by a spatial manipulation mechanism containing a support, a platform, a rod-type output link connected to the platform by means of a rotational kinematic pair with a rotation drive, the platform is connected to orthogonal guides by means of three kinematic chains equipped with translational motion drive carriages mounted on orthogonal guides, which are fixed on the axis of orthogonal guides connected to a rotational kinematic pair with a rotation drive and connected to a fixed support, the kinematic chains contain first connecting links and second connecting links connected by corresponding rotational kinematic pairs, the first connecting links are connected to the corresponding translational drive carriages by rotational kinematic pairs, and the second connecting links are connected by rotational kinematic pairs to the platform.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема манипуляционного пространственного механизма.The utility model is illustrated by a drawing, which shows a block diagram of a spatial manipulation mechanism.

Предлагаемый пространственный механизм содержит неподвижную опору 1, выходное звено 6 стержневого типа, которое связано с платформой 5 посредством вращательной кинематической пары 7, снабженной приводом вращения выходного звена. Платформа 5 соединена с ортогональными направляющими 4.1, 4.2, 4.3 тремя кинематическими цепями (I, II, III). Каждая кинематическая цепь снабжена приводной кареткой 8.1, 8.2, 8.3 поступательного движения и имеет два соединительных звена 9.1, 9.2, 9.3 и 10.1, 10.2, 10.3, связанных друг с другом вращательными кинематическими парами 12.1, 12.2, 12.3. Одно, первое, соединительное звено 9.1, 9.2, 9.3 связано с приводной кареткой 8.1, 8.2, 8.3 поступательного движения посредством вращательной кинематической парой 11.1, 11.2, 11.3. Другое, второе, соединительное звено 10.1, 10.2, 10.3 связано с платформой 5 посредством вращательной кинематической пары 13.1, 13.2, 13.3.The proposed spatial mechanism contains a fixed support 1, a rod-type output link 6, which is connected to the platform 5 through a rotational kinematic pair 7, equipped with a rotation drive for the output link. Platform 5 is connected to orthogonal guides 4.1, 4.2, 4.3 by three kinematic chains (I, II, III). Each kinematic chain is equipped with a translational drive carriage 8.1, 8.2, 8.3 and has two connecting links 9.1, 9.2, 9.3 and 10.1, 10.2, 10.3, connected to each other by rotational kinematic pairs 12.1, 12.2, 12.3. One, first, connecting link 9.1, 9.2, 9.3 is connected to the translational drive carriage 8.1, 8.2, 8.3 by means of a rotational kinematic pair 11.1, 11.2, 11.3. Another, second, connecting link 10.1, 10.2, 10.3 is connected to the platform 5 through a rotational kinematic pair 13.1, 13.2, 13.3.

Ортогональные направляющие 4.1,4.2, 4.3 закреплены на ось 3 поворота ортогональных направляющих, которая соединена с вращательной кинематической парой 2, снабженной приводом вращения оси поворота ортогональных направляющих. Ортогональные направляющие расположены симметрично относительно оси 3 поворота ортогональных направляющих. Приводные каретки 8.1, 8.2, 8.3 поступательного движения снабжены приводами, в качестве которых могут быть использованы линейные двигатели, шаговые двигатели линейного перемещения и т.п.Orthogonal guides 4.1,4.2, 4.3 are attached to the rotation axis 3 of the orthogonal guides, which is connected to a rotational kinematic pair 2, equipped with a rotation drive for the rotation axis of the orthogonal guides. The orthogonal guides are located symmetrically relative to the axis 3 of rotation of the orthogonal guides. The translational motion drive carriages 8.1, 8.2, 8.3 are equipped with drives, which can be linear motors, linear stepper motors, etc.

Преимущества полезной модели: повышение функциональных возможностей за счет симметричного расположения поступательных приводов на подвижных ортогональных осях относительно неподвижной опоры 1.Advantages of the utility model: increased functionality due to the symmetrical arrangement of translational drives on movable orthogonal axes relative to the fixed support 1.

Манипуляционный пространственный механизм работает следующим образом.The spatial manipulation mechanism works as follows.

При задействовании приводных кареток 8.1, 8.2, 8.3 поступательного движения вдоль ортогональных направляющих, движение передается соответствующим кинематическим цепям, которые сообщают поступательное перемещение платформе 5. Платформа 5 также получает дополнительный поворот при повороте оси 3 ортогональных направляющих 4.1, 4.2, 4.3 при задействовании привода вращательного движения вращательной кинематической пары 2, с которой эта ось связана. Одновременно при задействовании привода вращения вращательной кинематической пары 7, с которой связано выходное звено выходное звено 6 совершается поворот относительно оси кинематической пары 7. Таким образом, выходное звено 6 совершает сложное пространственное движение, позволяющее перемещаться в широком диапазоне пространства по горизонтали и вертикали.When the drive carriages 8.1, 8.2, 8.3 are engaged in translational motion along the orthogonal guides, the movement is transmitted to the corresponding kinematic chains, which impart translational movement to the platform 5. The platform 5 also receives additional rotation when the axis 3 of the orthogonal guides 4.1, 4.2, 4.3 is turned when the rotational motion drive is activated rotational kinematic pair 2 with which this axis is connected. At the same time, when the rotation drive of the rotational kinematic pair 7, with which the output link is connected, is activated, the output link 6 rotates relative to the axis of the kinematic pair 7. Thus, the output link 6 performs a complex spatial movement, allowing it to move in a wide range of space horizontally and vertically.

Манипуляционный пространственный механизм с такой структурой при совместном использовании приводов поступательного движения, совершающих поступательное движение вдоль ортогональных направляющих, и двух вращательных приводов - выходного звена и оси поворота ортогональных направляющих, обеспечивают ориентирующее движение, которое обеспечивает перемещение рабочего органа в большем пространстве за счет больших углов поворота стержня с рабочим органом относительно осей координат.A spatial manipulation mechanism with such a structure, when combined with translational motion drives that perform translational motion along the orthogonal guides, and two rotational drives - the output link and the rotation axis of the orthogonal guides, provide an orienting movement that ensures the movement of the working body in a larger space due to large rotation angles rod with the working body relative to the coordinate axes.

Claims (1)

Манипуляционный пространственный механизм, содержащий опору (1), платформу (5), выходное звено (6) стержневого типа, связанное с платформой (5) посредством вращательной кинематической пары (7) с приводом вращения, платформа (5) сопряжена с ортогональными направляющими (4.1, 4.2, 4.3) посредством трех кинематических цепей (I, II, III), снабженных приводными каретками поступательного движения (8.1, 8.2, 8.3), установленными на ортогональных направляющих, которые закреплены на оси (3) ортогональных направляющих (4.1, 4.2, 4.3), связанных с вращательной кинематической парой с приводом вращения (2), соединенной с неподвижной опорой (1), кинематические цепи (I, II, III) содержат первые соединительные звенья (9.1, 9.2, 9.3) и вторые соединительные звенья (10.1, 10.2, 10.3), связанные соответствующими вращательными кинематическими парами (12.1, 12.2, 12.3), первые соединительные звенья (9.1, 9.2, 9.3) связаны с соответствующими приводными каретками поступательного движения (8.1, 8.2, 8.3) посредством вращательных кинематических пар (11.1, 11.2, 11.3), а вторые соединительные звенья (10.1, 10.2, 10.3) связаны вращательными кинематическими парами (13.1, 13.2, 13.3) с платформой (5).A spatial manipulation mechanism containing a support (1), a platform (5), a rod-type output link (6), connected to the platform (5) by means of a rotational kinematic pair (7) with a rotation drive, the platform (5) is associated with orthogonal guides (4.1 , 4.2, 4.3) by means of three kinematic chains (I, II, III), equipped with translational drive carriages (8.1, 8.2, 8.3), mounted on orthogonal guides, which are fixed to the axis (3) of the orthogonal guides (4.1, 4.2, 4.3 ), connected to a rotational kinematic pair with a rotation drive (2) connected to a fixed support (1), the kinematic chains (I, II, III) contain first connecting links (9.1, 9.2, 9.3) and second connecting links (10.1, 10.2 , 10.3), connected by corresponding rotational kinematic pairs (12.1, 12.2, 12.3), the first connecting links (9.1, 9.2, 9.3) are connected to the corresponding translational drive carriages (8.1, 8.2, 8.3) by means of rotational kinematic pairs (11.1, 11.2, 11.3), and the second connecting links (10.1, 10.2, 10.3) are connected by rotational kinematic pairs (13.1, 13.2, 13.3) with the platform (5).