RU2694704C1 - Оригами механизм - Google Patents
Оригами механизм Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694704C1 RU2694704C1 RU2018112359A RU2018112359A RU2694704C1 RU 2694704 C1 RU2694704 C1 RU 2694704C1 RU 2018112359 A RU2018112359 A RU 2018112359A RU 2018112359 A RU2018112359 A RU 2018112359A RU 2694704 C1 RU2694704 C1 RU 2694704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- links
- spherical
- link
- kinematic
- additional
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 210000001145 finger joint Anatomy 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 12
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
- F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
- F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
- F16H21/22—Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам, применяемым в технике для трансформации плоских конструкций в пространственные. Оригами механизм содержит стойку, ведущее звено, шатун и коромысло. Сферические шарниры в обеих кинематических цепях установлены на противоположных сторонах четырехзвенника. Механизм снабжен двумя дополнительными звеньями, которые соединены между собой сферическим с пальцем шарниром или торовым шарниром. Достигается самоустанавливаемость звеньев, не требующих повышенной точности. 4 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам, применяемым в технике для трансформации плоских конструкций в пространственные. Разработка новых складных механизмов и устройств является достаточно актуальной задачей и имеет широкий спектр практической реализации.
Известен плоский ромбовидный механизм складных ступеней [J.-S. Zhao, J.-Y. Wang, F. Chu, Z.-J. Feng, J.S. Dai. Mechanism synthesis of a foldable stair. Journal of Mechanisms and Robotics, vol. 4, paper No: 014502, 2012], включающий в свой состав ведущее звено и последовательно соединенные двухзвенные группы нулевой подвижности (диады ВВВ). В этом механизме все звенья входят между собой во вращательные кинематические пары. Недостатком такого механизма является невозможность формирования однослойной плоской конструкции в сложенном состоянии в виду того, что звенья механизма накладываются друг на друга.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является интегрированный оригами механизм [G. Wei, J.S. Dai. Origami-inspired integrated planar-spherical overconstrained mechanisms. Journal of Mechanical Design, vol. 136, issue 5, paper No: MD-13-1059, 2014], относящийся к типу складных механизмов. Данный механизм принимается за прототип предлагаемого устройства. Механизм состоит из шарнирного четырехзвенника, на звеньях которого диагонально расположены интегрированные двухзвенные сферические кинематические цепи (диады ВВВ), геометрические оси вращательных пар которых пересекаются в одной точке. Всего механизм включает восемь звеньев: семь подвижных и одно неподвижное, соединенные десятью вращательными кинематическими парами. Общая подвижность механизма равна одному (W=1). Она складывается из подвижности четырехзвенника, равной одному, и подвижностей присоединенных к нему двухзвенных кинематических цепей, равных нулю.
Недостаток прототипа заключается в высоком требовании к точности изготовления сферических кинематических цепей, в каждой из которых оси всех трех шарниров обязательно должны пересекаться в одной точке. Несоблюдение этого условия приведет к заклиниванию звеньев всего механизма и не позволит обеспечить его работоспособность.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании такого механизма, в котором установленные на шарнирном четырехзвеннике двухзвенные кинематические цепи были бы выполнены отличными от сферических, при этом обеспечивая двухзвенным цепям выход из плоскости четырехзвенника.
Сущность заявляемого устройства заключается в том, что предлагается оригами механизм, включающий стойку, ведущее звено, шатун и коромысло, образующие шарнирный четырехзвенник, на каждой паре соседних звеньев которого установлена кинематическая цепь из двух дополнительных звеньев и трех шарниров, один из которых выполнен вращательным, отличающийся тем, что одно из дополнительных звеньев в каждой кинематической цепи соединено с шарнирным четырехзвенником сферическим шарниром, причем сферические шарниры в обеих кинематических цепях установлены на противоположных сторонах четырехзвенника, а дополнительные звенья соединены между собой сферическим с пальцем шарниром. Дополнительные звенья могут быть соединены между собой также торовым шарниром.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении самоустанавливаемости звеньев обеих интегрированных цепей, не требующих повышенной точности к ориентации кинематических пар в них. Технический результат достигается тем, что в каждой из двухзвенных кинематических цепей, установленных на четырехзвеннике, две вращательных пары заменены на сферическую и сферическую с пальцем. Технический результат, также достигается тем, что в каждой из двухзвенных кинематических цепей, установленных на четырехзвеннике, две вращательных пары заменены на сферическую и торовую. Применение торовой пары позволит повысить надежность при передаче движения от одного звена двухзвенной кинематической цепи к другому.
Такое техническое решение позволяет обеспечить самоустанавливаемость звеньев двухзвенных кинематических цепей, в которых не требуется обеспечение повышенной точности расположения кинематических пар.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображен оригами механизм со сферическим с пальцем шарниром в разложенном положении (основными линиями) и в сложенном (плоском) положении (штрихпунктирными линиями);
на фиг. 2 изображена двухзвенная кинематическая цепь, звенья которой соединены сферическим с пальцем шарниром;
на фиг. 3 показан оригами механизм с торовым шарниром в разложенном положении (основными линиями) и в сложенном (плоском) положении (штрихпунктирными линиями);
на фиг. 4 изображена двухзвенная кинематическая цепь, звенья которой соединены торовым шарниром.
Механизм состоит из стойки 1, ведущего звена 2, шатуна 3, коромысла 4 и двух интегрированных кинематических цепей, включающих по паре дополнительных звеньев 5, 6 и 7, 8 (фиг. 1 и 2) и установленных диагонально на звеньях 1, 2 и 3, 4.
Стойка 1, ведущее звено 2, шатун 3 и коромысло 4 соединены между собой вращательными кинематическими парами с параллельными осями. Стойка 1 образует с дополнительным звеном 5 вращательную кинематическую пару, ось которой совпадает с продольной осью стойки 1 и перпендикулярна осям кинематических пар звеньев 1-2, 2-3, 3-4 и 4-1. Ведущее звено 2 образует с дополнительным звеном 6 сферическую кинематическую пару. Шатун 3 образует с дополнительным звеном 7 вращательную кинематическую пару, ось которой параллельна продольной оси шатуна 3 и перпендикулярна осям кинематических пар звеньев 1-2, 2-3, 3-4 и 4-1. Коромысло 4 образует с дополнительным звеном 8 сферическую кинематическую пару. Дополнительные звенья 5 и 6, как 7 и 8 входят между собой в сферические с пальцами кинематические пары, допускающие относительные вращения вокруг перпендикулярных осей. Оси пальцев в парах 5-6 и 7-8 совпадают с продольными осями звеньев 5 и 7 (фиг. 1 и 2). На место сферической пары с пальцем может быть установлена торовая пара, которая также обеспечивает два вращательных движения (фиг. 3 и 4).
Подвижность механизма складывается из подвижности четырехзвенника, которая равная одному (W=l), и подвижностей пары интегрированных кинематических цепей, установленных на четырехзвеннике. Их подвижность может быть найдена по формуле Малышева А.П. [Артоболевский И.И. Теория механизмов. Изд-во «Наука», 1965], имеющей вид
W=6n-5р5-4р4-3р2-2р2-р1
где W - подвижность механической системы, n - число подвижных звеньев механической системы, р5, р4, р3, р2 и р1 - числа одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиподвижных кинематических пар. Кинематическая цепь звеньев 5-6, как и 7-8 (фиг. 2 и 4), включает два звена (n=2), одну одноподвижную пару (р5=1), одну двухподвижную пару (р4=1) и одну трехподвижную пару (р3=1). Тогда подвижность кинематической цепи звеньев 5-6, как и 7-8, в соответствии с формулой Малышева А.П. равна нулю (W=0). Таким образом, данные кинематические цепи не добавляют дополнительных подвижностей шарнирному четырехзвеннику и подвижность всего механизма равна одному (W=1). Для получения определенного движения всех звеньев механизма достаточно задать движение единственному звену. В данном случае движение задается ведущему звену 2.
Принцип работы механизма заключается в следующем. При повороте ведущего звена 2 по часовой стрелке, движение передается на шатун 3 и коромысло 4, которые приводят в движение кинематические цепи звеньев 5, 6 и 7, 8, выходящие из плоскости расположения звеньев 1-4. При этом кинематические пары звеньев 5-6 и 7-8 смещаются вверх. Высота их подъема оказывается полностью контролируемой поворотом ведущего звена 2.
Разработанный механизм может быть использован в качестве каркаса для тента, который при транспортировке в сложенном состоянии не требует большого пространства. Механизм также может быть использован при создании коробов, способных складываться в плоские конструкции.
Claims (1)
- Оригами механизм, включающий стойку, ведущее звено, шатун и коромысло, образующие шарнирный четырехзвенник, на каждой паре соседних звеньев которого установлена кинематическая цепь из двух дополнительных звеньев и трех шарниров, один из которых выполнен вращательным, отличающийся тем, что одно из дополнительных звеньев в каждой кинематической цепи соединено с шарнирным четырехзвенником сферическим шарниром, причем сферические шарниры в обеих кинематических цепях установлены на противоположных сторонах четырехзвенника, а дополнительные звенья соединены между собой сферическим с пальцем шарниром или торовым шарниром.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112359A RU2694704C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Оригами механизм |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112359A RU2694704C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Оригами механизм |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694704C1 true RU2694704C1 (ru) | 2019-07-16 |
Family
ID=67309356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018112359A RU2694704C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Оригами механизм |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694704C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729835C1 (ru) * | 2019-11-25 | 2020-08-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Складной механизм с интегрированными кинематическими цепями |
CN113276982A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-20 | 北京理工大学 | 一种基于碳纤维折纸技术构建的微型仿蜥蜴机器人 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2246056C1 (ru) * | 2003-04-14 | 2005-02-10 | Пожбелко Владимир Иванович | Рычажный механизм в.и. пожбелко |
RU2513776C1 (ru) * | 2012-12-18 | 2014-04-20 | Алексей Сергеевич Фомин | Пространственный четырехзвенный механизм |
US20160318194A1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-11-03 | Worcester Polytechnic Institute | Design and fabrication of robotic mechanisms and systems from planar substrates |
RU169747U1 (ru) * | 2016-07-18 | 2017-03-31 | Алексей Игоревич Салмин | Модульная оболочка дирижабля |
US20170219007A1 (en) * | 2016-02-01 | 2017-08-03 | Brigham Young University | Non-planar closed-loop hinge mechanism with rolling-contact hinge |
-
2018
- 2018-04-05 RU RU2018112359A patent/RU2694704C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2246056C1 (ru) * | 2003-04-14 | 2005-02-10 | Пожбелко Владимир Иванович | Рычажный механизм в.и. пожбелко |
RU2513776C1 (ru) * | 2012-12-18 | 2014-04-20 | Алексей Сергеевич Фомин | Пространственный четырехзвенный механизм |
US20160318194A1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-11-03 | Worcester Polytechnic Institute | Design and fabrication of robotic mechanisms and systems from planar substrates |
US20170219007A1 (en) * | 2016-02-01 | 2017-08-03 | Brigham Young University | Non-planar closed-loop hinge mechanism with rolling-contact hinge |
RU169747U1 (ru) * | 2016-07-18 | 2017-03-31 | Алексей Игоревич Салмин | Модульная оболочка дирижабля |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Механизмы. Справочник" Изд. 4-е перераб. и доп., Под ред. С.Н. Кожевникова М., "Машиностроение", 1976, стр. 64-65, рис. 2.8(а), 2.10(е). * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2729835C1 (ru) * | 2019-11-25 | 2020-08-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Складной механизм с интегрированными кинематическими цепями |
CN113276982A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-20 | 北京理工大学 | 一种基于碳纤维折纸技术构建的微型仿蜥蜴机器人 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2694704C1 (ru) | Оригами механизм | |
US10234003B2 (en) | Apparatus for converting motion | |
US8245595B2 (en) | Two-axis non-singular robotic wrist | |
US9784347B2 (en) | Apparatus for converting motion | |
KR102246778B1 (ko) | 손가락 기구 및 이를 포함하는 로봇 핸드 | |
US9797487B2 (en) | Apparatus for converting motion | |
RU2681978C1 (ru) | Складной механизм | |
Jin et al. | A class of novel 4-DOF and 5-DOF generalized parallel mechanisms with high performance | |
CN107414791B (zh) | 一种面对称过约束混联机器人 | |
GB2529701A (en) | Apparatus for converting motion | |
JP7039092B2 (ja) | 平面複合構造で空間的に大きなストロークを有する柔軟性ヒンジ | |
RU2403141C2 (ru) | Пространственный механизм | |
KR20120013560A (ko) | 물체의 형태에 따라 파지할 수 있는 로봇 핸드 | |
JP7261082B2 (ja) | 歩行ロボット | |
Jhuang et al. | Design of one DOF closed-loop statically balanced planar linkage with link-collinear spring arrangement | |
CN105936045B (zh) | 一种部分解耦的六自由度并联机构 | |
RU2729835C1 (ru) | Складной механизм с интегрированными кинематическими цепями | |
KR20190142685A (ko) | 운동 전환용 조립체 | |
KR101358399B1 (ko) | 물체의 형태에 따라 파지할 수 있는 로봇 핸드 | |
RU2807787C1 (ru) | Складная инженерная конструкция | |
RU174484U1 (ru) | Пространственный механизм с тремя степенями свободы | |
RU2534675C1 (ru) | Пространственный механизм с тремя степенями свободы | |
JP7010878B2 (ja) | テレスコピックカバー | |
JP5904580B2 (ja) | 関節駆動装置 | |
Lee et al. | New 6-screw linkage with circular translation and its variants |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210406 |