RU196059U1

RU196059U1 - SPATIAL MECHANISM WITH FOUR DEGREES OF FREEDOM

Info

Publication number: RU196059U1
Application number: RU2019136996U
Authority: RU
Inventors: Виктор Аркадьевич Глазунов; Вячеслав Александрович Борисов
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-02-14

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с четырьмя степенями свободы и гибкими звеньями. Робот совершает три поступательных движения и вращение вокруг горизонтальной оси. Целью полезной модели является упрощение конструкции за счет применения гибких звеньев с двигателями вращения.Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы, включающий основание, выходное звено, четыре кинематические цепи, содержащие каждая: гибкое звено, соединенное посредствам сферических шарниров с выходным звеном и сопряженное с приводом вертикального линейного перемещения, при этом приводы всех четырех кинематических цепей представляют собой веритикальные стойки с расположенными на них плоскими ремнями с вращающимися барабанами с возможностью вертикального линейного возвратнопоступательного перемещения ремней, причем один из барабанов оснащен вращающимся в обоих направлениях шаговым двигателем.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, and in particular to the spatial manipulation mechanisms of robots with four degrees of freedom and flexible links. The robot makes three translational movements and rotation around a horizontal axis. The purpose of the utility model is to simplify the design through the use of flexible links with rotation motors. A spatial mechanism with four degrees of freedom, including a base, an output link, four kinematic chains, each containing a flexible link connected by spherical hinges to the output link and paired with a vertical drive linear displacement, while the drives of all four kinematic chains are vertical racks with flat belts located on them with rotating I drums with the possibility of vertical linear reciprocating movement of belts, and one of the drums is equipped with a stepping motor rotating in both directions.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с четырьмя степенями свободы с гибкими звеньями. Робот совершает три поступательные движения и вращение вокруг горизонтальной оси.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to robotics, namely to the spatial manipulation mechanisms of robots with four degrees of freedom with flexible links. The robot makes three translational movements and rotation around a horizontal axis.

Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по четырем координатам при упрощении конструкции в сравнении с прототипом.The purpose of the utility model is to increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space along four coordinates while simplifying the design in comparison with the prototype.

За прототип взято устройство (патент РФ ПМ 173465 МПК B25J 1/00, авторы Глазунов В.А., Борисов В.А., опубл. 29.08.2017) - Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы включающий основание, выходное звено, четыре кинематические цепи, содержащие каждая: расположенный вертикально двигатель линейного перемещения, сопряженный с ним шарнирный параллелограмм состоящий из начального звена, конечного звена и четырех сферических шарниров, конечное звено шарнирного параллелограмма каждой кинематической цепи жестко связано с выходным звеном механизма, а оси начальных звеньев шарнирных параллелограммов всех кинематических цепей установлены параллельно друг другу.The device is taken as a prototype (RF patent PM 173465 IPC B25J 1/00, authors Glazunov V.A., Borisov V.A., published on 08.29.2017) - A spatial mechanism with four degrees of freedom including a base, an output link, four kinematic chains each containing: a vertically positioned linear displacement motor, an articulated parallelogram paired with it consisting of an initial link, an end link and four spherical joints, the final link of the articulated parallelogram of each kinematic chain is rigidly connected to the output link of the mechanism and the axis of the initial links of the articulated parallelograms of all kinematic chains are installed parallel to each other.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия дорогостоящих комплектующих: двигателей линейного перемещения.The disadvantage of this device is the design complexity due to the availability of expensive components: linear displacement engines.

Целью данной полезной модели является устранение указанных недостатков.The purpose of this utility model is to eliminate these drawbacks.

Предлагается пространственный механизм с четырьмя степенями свободы, включающий основание, выходное звено и кинематические цепи, соединяющие с установленными на основании управляющими приводами выходногого звена. В этом механизме установлены четыре кинематических цепи, каждая из которых содержит гибкое звено, соединенное посредствам сферических шарниров с одной стороны с выходным звеном и сопряженное с приводом вертикального линейного перемещения с другой стороны, при этом приводы всех четырех кинематических цепей представляют собой вертикальные стойки с расположенными на них двумя вращающимися барабанами, соединенные между собой плоскими ремнями, на которых жестко закреплены звенья с сферическими шарнирами с возможностью их вертикального линейного возвратно поступательного перемещения, причем, один из барабанов оснащен вращающимся в обоих направлениях шаговым двигателем.A spatial mechanism with four degrees of freedom is proposed, including a base, an output link, and kinematic chains connecting to the control drives of the output link mounted on the base. Four kinematic chains are installed in this mechanism, each of which contains a flexible link connected via spherical joints on one side to the output link and coupled to a vertical linear displacement drive on the other hand, while the drives of all four kinematic chains are vertical racks with them with two rotating drums, interconnected by flat belts, on which links with spherical joints are rigidly fixed with the possibility of their vertical ineynogo reciprocating translational movement, wherein one of the rotary drums fitted in both directions of the stepping motor.

Предлагаемый пространственный механизм представлен на фиг. 1.The proposed spatial mechanism is shown in FIG. 1.

Устройство - пространственный механизм с четырьмя степенями свободы и гибкими звеньями включает основание 1, выходное звено 2, четыре кинематические цепи, соединяющие установленные на основании управляющие приводы и выходное звено. Каждая кинематическая цепь содержит гибкое звено 3, соединенное посредством сферических шарниров 4 с одной стороны с выходным звеном 2 и сопряженное посредством входного звена 5 с приводом вертикального линейного перемещения с другой стороны, при этом приводы всех четырех кинематических цепей представляют собой вертикальные стойки 6 с расположенными на них двумя вращающимися барабанами 7, которые соединены между собой плоскими ремнями 8 и на которых закреплены входные звенья 5 с возможностью их вертикального линейного возвратно-поступательного перемещения, причем, один из барабанов 8 оснащен вращающимся в обоих направлениях шаговым двигателем 9.The device is a spatial mechanism with four degrees of freedom and flexible links includes a base 1, an output link 2, four kinematic chains connecting the control drives installed on the base and the output link. Each kinematic chain contains a flexible link 3, connected by means of spherical joints 4 on one side to the output link 2 and conjugated by an input link 5 with a vertical linear displacement drive on the other hand, while the drives of all four kinematic chains are vertical racks 6 with them two rotating drums 7, which are interconnected by flat belts 8 and on which the input links 5 are fixed with the possibility of their vertical linear reciprocating effective movement, moreover, one of the drums 8 is equipped with a stepping motor 9 rotating in both directions.

Устройство - пространственный механизм с гибкими звеньями - работает следующим образом.The device is a spatial mechanism with flexible links - it works as follows.

Относительно основания 1, выходное звено 2, перемещается под действием четырех гибких звеньев 3, связанных с приводами с возможностью управляемого возвратно-поступательного этих звеньев в вертикальном направлении. Привод осуществляется как минимум от одного шагового двигателя вращения 9 через барабаны 7 на ремни 8. На ремнях 8 закреплены входные звенья 5, которые перемещаясь в вертикальном направлении передают движение выходному звену 2 через гибкие звенья 3 и шарнирные соединения 4.Relative to the base 1, the output link 2 is moved under the action of four flexible links 3 connected to the drives with the possibility of controlled reciprocating of these links in the vertical direction. The drive is carried out from at least one stepping motor of rotation 9 through the drums 7 to the belts 8. On the belts 8 are fixed input links 5, which, moving in the vertical direction, transmit movement to the output link 2 through flexible links 3 and swivel joints 4.

Таким образом, управляя вращением одного или всех из четырех двигателей в прямом или обратном пошаговым направлениям, представляется возможность придавать выходному звену совершать в пространстве сложные движения.Thus, controlling the rotation of one or all of the four engines in the forward or reverse step-by-step directions, it is possible to give the output link to make complex movements in space.

Claims

A spatial mechanism with four degrees of freedom, containing a base, an output link, and four kinematic chains connecting the output link to input links fixed to vertical linear actuators mounted on the base, characterized in that each kinematic chain contains a flexible link connected by spherical joints on the one hand with the output link and interfaced on the other hand with the input link, while the drives of all four kinematic chains are vertically steel racks with two rotating drums located on them, interconnected by flat belts, on which the mentioned input links with spherical hinges are rigidly fixed with the possibility of their vertical linear reciprocating movement, one of the drums is equipped with a stepping motor rotating in both directions.