RU146894U1

RU146894U1 - MANIPULATOR OF PARALLEL STRUCTURE WITH SIX DEGREES OF FREEDOM

Info

Publication number: RU146894U1
Application number: RU2014125452/11U
Authority: RU
Inventors: Виктор Аркадьевич Глазунов; Алексей Борисович Ласточкин; Сергей Владимирович Левин; Светлана Донатовна Костерева; Константин Андреевич Шалюхин
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2014-10-20

Abstract

Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы, содержащий основание, конечное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, связанный с выходным звеном посредством сферического шарнира и сопряженный с основанием сферическим шарниром с отверстием, обеспечивающее возможность поступательного перемещения стержня относительно основания, два линейных привода, неподвижные части которых закреплены на основании, причем приводы и выходное звено расположены по разные стороны от основания, при этом каждая кинематическая цепь снабжена двумя промежуточными звеньями, одноименные концы которых соединены посредством сферических шарниров с подвижными частями линейных приводов, а другие шарнирно связаны с соответствующими стержнями, отличающийся тем, что промежуточные звенья связаны с соответствующими стержнями посредством карданных шарниров, выполненных в виде имеющих оси и втулки входных и выходных вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, где осями выходных втулок являются стержни, а промежуточные звенья соединены со втулками входных вращательных пар.A manipulator of a parallel structure with six degrees of freedom, containing a base, an end link, three kinematic chains, each of which contains a rod connected to the output link by means of a spherical hinge and mated to the base by a spherical hinge with an opening, which allows translational movement of the rod relative to the base, two linear drives, the fixed parts of which are fixed to the base, and the drives and the output link are located on opposite sides of the base, with each the kinematic chain is equipped with two intermediate links, the ends of which are connected by means of spherical hinges to the movable parts of linear drives, and the other are pivotally connected to the respective rods, characterized in that the intermediate links are connected to the corresponding rods by cardan joints made in the form of input axes and bushings and output rotational kinematic pairs with axes intersecting at right angles, where the axes of the output sleeves are rods, and the intermediate links I connected with the sleeves of the input rotational pairs.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы с рабочей зоной, отделенной от зоны расположения приводов.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, and in particular to the spatial handling mechanisms of robots with six degrees of freedom with a working area separated from the drive location zone.

Известен пространственный механизм с шестью степеням свободы (патент SU 1661528 A1), содержащий основание с установленными на нем по крайней мере тремя сферическими шарнирами, имеющими отверстиями, конечное звено, на котором может быть закреплен объект манипулирования или инструмент, три кинематические цепи, каждая из которых включает стержень, проходящий с возможностью поступательного перемещения через отверстие в соответствующем сферическом шарнире, один конец стержня шарнирно связан с выходным звеном, а другой- с двумя линейными приводами, причем приводы и выходное звено расположены по разные стороны от основания механизма.A spatial mechanism with six degrees of freedom is known (patent SU 1661528 A1), comprising a base with at least three spherical joints mounted on it having holes, an end link on which a manipulation object or tool can be fixed, three kinematic chains, each of which includes a rod that can be progressively moved through an opening in the corresponding spherical hinge, one end of the rod is pivotally connected to the output link, and the other to two linear actuators and wherein the drives and the output member are located on opposite sides of the base mechanism.

Недостатком данного устройства является то, что в каждой из трех кинематических цепей один из двух пневматических приводов поступательного перемещения жестко присоединен к соответствующему стержню, а второй также является звеном, шарнирно закрепленным между основанием и первым приводом. Это, с одной стороны, налагает ограничения на возможные геометрические размеры механизма, с другой стороны, использование звена-привода увеличивает массу подвижных элементов кинематической цепи, что приводит к дополнительным затратам мощности, уменьшению точности и надежности.The disadvantage of this device is that in each of the three kinematic chains one of the two pneumatic translational translation drives is rigidly attached to the corresponding rod, and the second is also a link pivotally mounted between the base and the first drive. This, on the one hand, imposes restrictions on the possible geometric dimensions of the mechanism, on the other hand, the use of a drive link increases the mass of the moving elements of the kinematic chain, which leads to additional power costs, a decrease in accuracy and reliability.

За прототип принято наиболее близкий по технической сущности пространственный механизм с шестью степенями свободы, (Заявка на изобретение 2012140211/11 от 20.09.2012 «Пространственный механизм», по которой вынесено положительное решение) содержащий основание, конечное звено, на котором может быть закреплен объект манипулирования или инструмент, три кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, сопряженный с выходным звеном посредством сферического шарнира и связанный с основанием сферическим шарниром с отверстием, выполненным для обеспечения поступательного перемещения стержня относительно основания, два линейных привода, неподвижные части которых закреплены на основании, причем приводы и выходное звено расположены по разные стороны от основания, каждая кинематическая цепь имеет промежуточное звено, один конец которого соединен посредством сферического шарнира с подвижной частью линейного привода, а другой шарнирно связан с соответствующим стержнем.The prototype is the spatial mechanism with six degrees of freedom, which is closest in technical essence, (Application for invention 2012140211/11 of 09/20/2012 “Spatial mechanism” by which a positive decision is made) containing a base, an end link on which the manipulation object can be fixed or tool, three kinematic chains, each of which contains a rod that is interfaced with the output link by means of a spherical hinge and connected to the base with a spherical hinge with an opening made for ensuring translational movement of the rod relative to the base, two linear actuators, the fixed parts of which are fixed to the base, and the drives and the output link are located on opposite sides of the base, each kinematic chain has an intermediate link, one end of which is connected via a spherical hinge to the movable part of the linear drive, and the other is pivotally connected to the corresponding rod.

К недостаткам такого механизма можно отнести ограниченный угол поворота промежуточного звена в сферических шарнирах, что уменьшает объем рабочей зоны конечного звена.The disadvantages of this mechanism include the limited angle of rotation of the intermediate link in spherical joints, which reduces the volume of the working zone of the final link.

Цель полезной модели - устранение отмеченного недостатка и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам с рабочей зоной, отделенной от зоны расположения приводов.The purpose of the utility model is to eliminate the noted drawback and increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space along six coordinates with a working area separated from the drive location zone.

Поставленная цель достигается тем, что манипулятор параллельной структуры представляет собой пространственный механизм с шестью степенями свободы, содержащий основание, конечное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, сопряженный с выходным звеном посредством сферического шарнира и связанный с основанием сферическим шарниром с отверстием, обеспечивающее возможность поступательного перемещения стержня относительно основания, два линейных привода, неподвижные части которых закреплены на основании, причем приводы и выходное звено расположены по разные стороны от основания, а каждая кинематическая цепь снабжена двумя промежуточными звеньями, одноименные концы которых соединены посредством сферических шарниров с подвижными частями линейных приводов, а другие шарнирно связаны с соответствующим стержнем. Причем соединение промежуточных звеньев с соответствующими стержнями, выполнены в виде карданных шарниров, имеющих ось и втулки входной и выходной вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, где осью выходной втулки является сам стержень, а промежуточное звено соединено со втулками входной вращательной пары.This goal is achieved in that the parallel structure manipulator is a spatial mechanism with six degrees of freedom, containing a base, an end link, three kinematic chains, each of which contains a rod that is coupled to the output link by means of a spherical hinge and connected to the base by a spherical hinge with an opening, providing the possibility of translational movement of the rod relative to the base, two linear actuators, the fixed parts of which are fixed on the base, m and drives the output member are located on opposite sides of the base, and each kinematic chain has two intermediates, corresponding ends of which are connected through spherical joints with the moving part of the linear actuators and the other pivotally connected to the corresponding rod. Moreover, the connection of the intermediate links with the corresponding rods is made in the form of cardan joints having an axis and bushings of the input and output rotational kinematic pairs with axes intersecting at right angles, where the axis of the output bush is the rod itself, and the intermediate link is connected to the bushings of the input rotary pair.

Устройство - манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы представлен на Фиг. 1.The device - a manipulator of a parallel structure with six degrees of freedom is shown in FIG. one.

Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы состоит из основания 1, конечного звена 2, трех кинематических цепей, каждая из которых включает стержень 3, связанный с конечным звеном 2 посредством сферического шарнира 4 и сопряженный с основанием 1 посредством сферического шарнира 5 с отверстием, обеспечивающее возможность поступательного перемещения в шарнире стержня 3 относительно основания 1. К каждому стержню относятся два линейных привода, неподвижные части 6 которых закреплены на основании 1, а подвижные части 7 связаны посредством сферического шарнира 8 с одноименными концами промежуточных звеньев 9. Другие концы промежуточных звенев 9 связаны с соответствующими стержнями 3 посредством карданных шарниров, выполненных в виде имеющих оси 10 и втулки 11 входных и выходных вращательных кинематических пар с пересекающимися под прямым углом осями, где осями выходных втулок являются стержни 3, а промежуточные звенья 9 соединены со втулками 11 входных вращательных пар.A manipulator of a parallel structure with six degrees of freedom consists of a base 1, an end link 2, three kinematic chains, each of which includes a rod 3 connected to the end link 2 by means of a spherical hinge 4 and mated to the base 1 by means of a spherical hinge 5 with an opening, which makes it possible translational movement in the hinge of the rod 3 relative to the base 1. Each linear rod includes two linear actuators, the fixed parts 6 of which are fixed on the base 1, and the movable parts 7 are connected by means of a spherical hinge 8 with the same ends of the intermediate links 9. The other ends of the intermediate links 9 are connected to the corresponding rods 3 by means of cardan joints made in the form of input and output rotational kinematic pairs having axes 10 and sleeve 11 with axes intersecting at right angles, where the output axes the sleeves are rods 3, and the intermediate links 9 are connected to the sleeves 11 of the input rotational pairs.

Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы работает следующим образом. Перемещение конечного звена 2 относительно основания 1, осуществляется посредством трех кинематических цепей, при этом каждый линейный привод передает движение со своего подвижного звена 7 через сферический шарнир 8 на соответствующее промежуточное звено 9 и затем через карданный шарнир на стержень 3, передающим движение на конечное звено 2 через сферический шарнир 4. Поскольку приводы 6 расположены на основании 1 по другую сторону относительно конечного звена 2, то каждый стержень 3 перемещается через сферический шарнир с отверстием 5. Механизм обеспечивает конечному звену 2 шесть степеней свободы.A parallel structure manipulator with six degrees of freedom works as follows. The movement of the final link 2 relative to the base 1 is carried out by means of three kinematic chains, with each linear drive transmitting movement from its movable link 7 through a spherical hinge 8 to the corresponding intermediate link 9 and then through the universal joint to the rod 3, transmitting the movement to the final link 2 through a spherical hinge 4. Since the actuators 6 are located on the base 1 on the other side relative to the final link 2, each rod 3 moves through a spherical hinge with a hole 5. Furs edited 2 provides the final link of the six degrees of freedom.

Claims

A manipulator of a parallel structure with six degrees of freedom, containing a base, an end link, three kinematic chains, each of which contains a rod connected to the output link by means of a spherical hinge and mated to the base by a spherical hinge with an opening, which allows translational movement of the rod relative to the base, two linear drives, the fixed parts of which are fixed to the base, and the drives and the output link are located on opposite sides of the base, with each the kinematic chain is equipped with two intermediate links, the ends of which are connected by means of spherical hinges to the movable parts of linear drives, and the other are pivotally connected to the respective rods, characterized in that the intermediate links are connected to the corresponding rods by cardan joints made in the form of input axes and bushings and output rotational kinematic pairs with axes intersecting at right angles, where the axes of the output sleeves are rods, and the intermediate links I connected with the sleeves of the input rotational pairs.