RU132754U1

RU132754U1 - SPATIAL MECHANISM

Info

Publication number: RU132754U1
Application number: RU2013124282/02U
Authority: RU
Inventors: Ривнер Фазылович Ганиев; Валерий Павлович Касилов; Виктор Аркадьевич Глазунов
Original assignee: Ривнер Фазылович Ганиев; Валерий Павлович Касилов; Виктор Аркадьевич Глазунов
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2013-09-27

Abstract

Пространственный механизм, включающий основание, конечное звено, три установленных на основании двигателя поступательного перемещения, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, две из них горизонтальны, а одна вертикальна, три соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено, в каждой из которых расположены два шарнирных параллелограмма, содержащих входные и выходные шарниры, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя, отличающийся тем, что на основании закреплена с возможностью перестановки платформа, на которой размещена вертикальная стойка с двигателем поступательного перемещения, каждый двигатель поступательного перемещения выполнен в виде вращательного мотора и пары винт-гайка, а оси выходных шарниров первого шарнирного параллелограмма каждой кинематической цепи размещены со смещением относительно осей входных шарниров второго шарнирного параллелограмма данной кинематической цепи.The spatial mechanism, including the base, the final link, three mounted on the base of the translational displacement engine, the axis of the engines being mutually perpendicular, two of them horizontal and one vertical, three connecting kinematic chains connecting the corresponding translational displacement engine and the final link, in each of which there are two hinged parallelograms containing input and output hinges, the axes of which are parallel to the axis of the corresponding engine, characterized the fact that on the base is fixed with the possibility of rearrangement a platform on which a vertical strut with a translational displacement engine is placed, each translational displacement engine is made in the form of a rotational motor and a screw-nut pair, and the axis of the output hinges of the first articulated parallelogram of each kinematic chain are displaced relative to the axes of the input hinges of the second articulated parallelogram of this kinematic chain.

Description

Устройство относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы и кинематической развязкой.The device relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to the spatial manipulation mechanisms of robots with three degrees of freedom and kinematic isolation.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является пространственный механизм включающий основание, конечное звено, три установленные на основании двигателя поступательного перемещения, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, две из них горизонтальны, а одна вертикальна, три соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено, в каждой из которых расположены два шарнирных параллелограмма, состоящих из входных и выходных шарниров, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя.The closest in technical essence to the claimed utility model is a spatial mechanism including a base, an end link, three mounted on the basis of a translational displacement engine, the axis of the engines being mutually perpendicular, two of them horizontal and one vertical, three connecting kinematic chains connecting the corresponding translational engine displacements and a final link, in each of which there are two hinged parallelograms consisting of input and output hinges, B are arranged parallel to the corresponding axis of the engine.

(Патент RU №2403141 B25J 1/00 от 10.11.2010 г.)(Patent RU No. 2403141 B25J 1/00 dated 11/10/2010)

Недостатками этого устройства являются низкая надежность, обусловленная тем, что приводы поступательного перемещения выполнены в виде поступательной кинематической пары, склонной к перекосам и заклиниваниям из-за жесткого крепления двигателей на основании, объем рабочей зоны мал из-за того, что оси выходных шарниров первого шарнирного параллелограмма каждой кинематической цепи расположены вдоль осей входных шарниров второго шарнирного параллелограмма данной кинематической цепи, из-за чего кинематические цепи могут попадать в особые положения, связанные с потерей степени свободы.The disadvantages of this device are the low reliability due to the fact that the translational motion drives are made in the form of a translational kinematic pair, prone to skews and jamming due to the rigid fastening of the motors on the base, the volume of the working area is small due to the fact that the axis of the output hinges of the first hinge the parallelogram of each kinematic chain is located along the axes of the input hinges of the second hinged parallelogram of this kinematic chain, because of which the kinematic chains can fall into e provisions related to the loss of a degree of freedom.

Технический результат - устранение отмеченных недостатков.The technical result is the elimination of these shortcomings.

Технический результат достигается путем создания пространственного механизма, включающего основание, конечное звено, три установленные на основании двигателя поступательного перемещения, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, две из них горизонтальны, а одна вертикальна, три соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено, в каждой из которых расположены два шарнирных параллелограмма, состоящих из входных и выходных шарниров, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя, на основании закреплена с возможностью перестановки платформа, на которой размещена вертикальная стойка с двигателем поступательного перемещения, каждый двигатель поступательного перемещения выполнен в виде вращательного мотора и пары винт-гайка, а оси выходных шарниров первого шарнирного параллелограмма каждой кинематической цепи размещены со смещением относительно осей входных шарниров второго шарнирного параллелограмма данной кинематической цепи.The technical result is achieved by creating a spatial mechanism including a base, an end link, three mounted on the basis of the translational displacement engine, the axis of the engines being mutually perpendicular, two of them horizontal and one vertical, three connecting kinematic chains connecting the corresponding translational displacement engine and the final link , in each of which there are two hinged parallelograms, consisting of input and output hinges, the axes of which are located on parallel to the axis of the corresponding engine, on the base is fixed with a possibility of rearrangement a platform on which a vertical strut with a translational displacement engine is placed, each translational displacement engine is made in the form of a rotational motor and a screw-nut pair, and the axis of the output hinges of the first hinged parallelogram of each kinematic chain displacement relative to the axes of the input hinges of the second hinged parallelogram of this kinematic chain.

На фиг.1 показана схема пространственного механизма.Figure 1 shows a diagram of the spatial mechanism.

Пространственный механизм содержит основание 1, конечное звено 2, три двигателя поступательного перемещения, выполненные в виде вращательного мотора 3, 3', 3” и пары винт-гайка 4, 4', 4” и 5, 5' 5”, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, две из них горизонтальны, а одна вертикальна, три соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено 2, в каждой из которых расположены два шарнирных параллелограмма 6, 6', 6” и 7, 7', 7”, состоящих из входных шарниров 8, 8' 8” и выходных шарниров 9, 9', 9”, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя, причем оси выходных шарниров 9, 9', 9” первого шарнирного параллелограмма 6, 6', 6” каждой кинематической цепи размещены со смещением относительно осей входных шарниров 8, 8', 8” второго шарнирного параллелограмма 7, 7', 7” данной кинематической цепи, на основании 1 закреплена с возможностью перестановки платформа 10, на которой размещен двигатель поступательного перемещения с вертикальной осью.The spatial mechanism comprises a base 1, an end link 2, three translational motion engines made in the form of a rotational motor 3, 3 ', 3 ”and a screw-nut pair 4, 4', 4” and 5, 5 '5 ”, and the axis of the engines mutually perpendicular, two of them are horizontal and one is vertical, three connecting kinematic chains connecting the corresponding translational displacement motor and the final link 2, in each of which are two hinged parallelograms 6, 6 ', 6 ”and 7, 7', 7” consisting of input hinges 8, 8 '8 ”and output hinges 9, 9 ', 9 ”, the axes of which are parallel to the axis of the corresponding engine, and the axes of the output hinges 9, 9 ′, 9” of the first hinged parallelogram 6, 6', 6 ”of each kinematic chain are displaced relative to the axes of the input hinges 8, 8 ', 8 "of the second articulated parallelogram 7, 7', 7" of this kinematic chain, on the base 1, a platform 10 is fixed with the possibility of rearrangement, on which a translational displacement motor with a vertical axis is placed.

Пространственный механизм работает следующим образом.The spatial mechanism works as follows.

Относительно основания 1, конечное звено 2 перемещается посредством трех двигателей поступательного перемещения, при этом движение передается от вращательного мотора 3, 3', 3” на и пару винт-гайка 4, 4', 4” и 5, 5' 5”. Поскольку оси двигателей взаимно перпендикулярны, то каждый из них перемещает выходное звено 2 по одной декартовой координате. Далее движение передается через соответствующие соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено 2. При этом передача движения осуществляется через два шарнирных параллелограмма 6, 6', 6” и 7, 7', 7” каждой соединительной кинематической цепи, от соответствующих входных шарниров 8, 8' 8” к соответствующим выходным шарнирам 9, 9', 9”, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя поступательного перемещения - это обеспечивает передачу движения от каждого двигателя лишь по одной координате. На основании 1 закреплена с возможностью перестановки платформа 10, на которой размещен двигатель поступательного перемещения с вертикальной осью. Это дает возможность изменить конфигурацию рабочей зоны при перестановке платформы 10 на основании 1. Каждый двигатель поступательного перемещения выполнен в виде вращательного мотора 3, 3', 3” и пары винт-гайка 4, 4', 4” и 5, 5' 5”, что дает возможность избежать использования в качестве двигателей поступательные кинематические пары, склонные к перекосам и заклиниваниям. Это повышает надежность работы механизма. Оси выходных шарниров 9, 9', 9” первого шарнирного параллелограмма 6, 6', 6” каждой кинематической цепи размещены со смещением относительно осей входных шарниров 8, 8', 8” второго шарнирного параллелограмма 7, 7', 7” данной кинематической цепи. Это дает возможность повысить объем рабочей зоны, поскольку шарнирные параллелограммы 6, 6', 6” и 7, 7', 7” получают возможность складываться без наличия особых положений и потери степени свободы.Relative to the base 1, the final link 2 is moved by three translational motion engines, while the movement is transmitted from the rotational motor 3, 3 ', 3 ”to and a pair of screw-nuts 4, 4', 4” and 5, 5 '5 ”. Since the axes of the motors are mutually perpendicular, each of them moves the output link 2 along one Cartesian coordinate. Further, the movement is transmitted through the corresponding connecting kinematic chains connecting the corresponding translational displacement motor and the final link 2. In this case, the movement is transmitted through two articulated parallelograms 6, 6 ', 6 ”and 7, 7', 7” of each connecting kinematic chain, from the corresponding input hinges 8, 8 '8 ”to the corresponding output hinges 9, 9', 9”, the axes of which are parallel to the axis of the corresponding translational displacement motor - this ensures the transmission of motion from each of the engine is only on one coordinate. On the basis of 1, a platform 10 is fixed with a possibility of rearrangement, on which a translational displacement motor with a vertical axis is placed. This makes it possible to change the configuration of the working area when moving the platform 10 on the basis of 1. Each translational movement motor is made in the form of a 3, 3 ', 3 ”rotational motor and a screw-nut pair 4, 4', 4” and 5, 5 '5 ” , which makes it possible to avoid using translational kinematic pairs, prone to distortions and jamming, as engines. This increases the reliability of the mechanism. The axes of the output hinges 9, 9 ', 9 ”of the first articulated parallelogram 6, 6', 6” of each kinematic chain are offset from the axes of the input hinges 8, 8 ', 8 ”of the second articulated parallelogram 7, 7', 7” of this kinematic chain . This makes it possible to increase the volume of the working area, since the articulated parallelograms 6, 6 ', 6 ”and 7, 7', 7” can be folded without special provisions and loss of degree of freedom.

Предложенный пространственный механизм позволяет осуществлять перемещение закрепленного на конечном звене объекта вдоль трех взаимно перпендикулярных осей без перекосов и заклиниваний при увеличенном объеме рабочей зоны, что повышает надежность устройства.The proposed spatial mechanism allows moving the object fixed on the final link along three mutually perpendicular axes without distortions and jamming with an increased volume of the working area, which increases the reliability of the device.

Claims

The spatial mechanism, including the base, the final link, three mounted on the base of the translational displacement engine, the axis of the engines being mutually perpendicular, two of them horizontal and one vertical, three connecting kinematic chains connecting the corresponding translational displacement engine and the final link, in each of which there are two hinged parallelograms containing input and output hinges, the axes of which are parallel to the axis of the corresponding engine, characterized the fact that on the base is fixed with a possibility of rearrangement a platform on which a vertical strut with a translational displacement engine is placed, each translational displacement engine is made in the form of a rotational motor and a screw-nut pair, and the axis of the output hinges of the first hinged parallelogram of each kinematic chain are displaced relative to the axes of the input hinges of the second articulated parallelogram of this kinematic chain.