Пространственный механизм с шестью степенями свободы

Пмокм вчкр аикпммрсшсс Цпмяуфв зсучк пкпм кдт чвпм сио ичкц кикспп сшсоис атдввсдкц киксссоптпсмспзвп поикпунссвоп аокпдвкцрвпсповотнос Сксссвзпдпрвп оикрспвзппу в- по попдп

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы.

Задачей полезной модели является улучшение функциональных возможностей, за счет увеличения числа координат, по которым перемещается механизм.

За прототип принято устройство - пространственный классический пятизвенный сферический шарнирный механизм (А.Ф. Крайнев «Идеология конструирования» стр. 80, схема 3.1.), воспроизводящий с помощью двух приводов сферическое движение выходного звена.

Недостатком данного устройства является то, что это устройство обладает ограниченными функциональными возможностями перемещения рабочего органа в пространстве.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа координат, по которым перемещается рабочий орган.

Поставленная цель достигается тем, что в пространственном механизме, включающем основание, выходное звено, соединительную кинематическую цепь между ними, включающую в себя стержень, сопряженный с основанием с возможностью линейного перемещения вдоль оси посредством опоры, состоящей из четырех кинематических цепей, каждая из которых содержит поступательные приводы, соединенные шарнирно с основанием и стержнем. В одной из четырех цепей сферический шарнир, сопрягающий поступательный привод со стержнем, установлен со смещением относительно оси стержня, а три других привода соединены со стержнем посредством трех вращательных кинематических пар, одна из которых закреплена на стержне, а две другие, оси которых перпендикулярны оси стержня, установлены на вилке поступательного привода, при этом опора дополнительно включает в себя две кинематические цепи, каждая из которых соединяет стержень с основанием посредством трех последовательно соединенных между собой промежуточными звеньями вращательных пар, причем одна из кинематических пар установлена на стержне с возможностью осевого перемещения, а остальные кинематические пары двух вспомогательных кинематических цепей расположены в пространстве с пересечением осей в одной точке на оси стержня. Свободный конец стержня соединен с выходным звеном посредством двух последовательно расположенных вращательных приводов, один из которых расположен с пересечением выходного звена под прямым углом, второй - по оси, перпендикулярной оси первого дополнительного привода.

На фиг. 1 представлена схема пространственного механизма.

Устройство - пространственный механизм состоит из основания 1, выходного звена 2, соединенные между собой кинематической цепью, включающую в себя стержень 3, сопряженный с основанием 1 с возможностью линейного перемещения вдоль оси посредством опоры, состоящей из четырех кинематических цепей, каждая из которых содержит поступательные приводы 4, соединенные посредством сферических шарниров 5 с основанием 1. В одной из четырех цепей сферический шарнир 6, сопрягающий поступательный привод 4 со стержнем 3, установлен со смещением относительно оси стержня 3, а три других привода 4 соединены со стержнем 3 посредством трех вращательных кинематических пар 7, 8 и 9, одна (7) из которых закреплена на стержне 3, а две другие (8, 9), оси которых перпендикулярны оси стержня, установлены на вилке 10 поступательного привода 4, при этом опора дополнительно включает в себя две кинематические цепи, каждая из которых соединяет стержень 3 с основанием 1 посредством трех последовательно соединенных между собой промежуточных звеньев из вращательных пар 11, 12 и 13, причем одна (11) из этих пар установлена на стержне 3 с возможностью осевого перемещения, а другие пары 12 и 13 расположены в пространстве с пересечением осей в одной точке на оси стержня 3. Свободный конец стержня 3 соединен с выходным звеном 2 посредством двух последовательно соединенных вращательных приводов 14 и 15, расположенных в пространстве таким образом, что ось одного (14) из них проходит перпендикулярно оси стержня 3 и выходного звена 2, а ось второго (15) совпадает с осью выходного звена 2.

Устройство работает следующим образом. Относительно основания 1 выходное звено 2 перемещается, совершая вращательное движение вокруг двух осей проходящих через точку "О" (Фиг. 1), в соответствии со связями налагаемыми начальными вращательными кинематическими звеньями 1-4-10-8-9-7-3, промежуточными кинематическими парами 11-12-13, конечной вращательной кинематической парой 3-14-15-2 и вращательной кинематической парой 4-6-3. Кинематические пары 4-6-3 обеспечивают наклон выходного звена 2 в пространстве, вращательные кинематические пары 1-4-10-8-9-7-3 обеспечивают возможность поворота выходного звена 2 вокруг своей оси и возможность линейного перемещения выходного звена 2 вдоль его оси. Движение выходного звена 2 по четырем координатам (три поворота и одно линейное смещение) задается четырьмя кинематическими цепями, при этом поступательные двигатели 4, опираясь на сферические кинематические пары 5, установленные на основании 1, передают движение выходного звена 2 через соответствующие вращательные кинематические пары 1-4-10-8-9-7-3 (для трех кинематических цепей) для четвертой кинематической цепи движение передается через сферическую кинематическую пару 4-6-3. При этом три кинематических цепи, включающие кинематические пары 1-4-10-8-9-7-3, задают наклон выходного звена 2 и его линейное смещение вдоль оси выходного звена 2. Четвертая кинематическая цепь, включающая сферическую кинематическую пару 4-6-3 определяет вращение выходного звена 2 вокруг его оси. Дополнительные вращательные приводы в кинематической цепи 3-14-15-2 обеспечивают дополнительное движение любого рабочего органа, связанного с выходным звеном 2 через указанные дополнительные приводы 14 и 15.

Пространственный механизм, содержащий основание, выходное звено, соединительную кинематическую цепь между ними, включающую в себя стержень, сопряженный с основанием с возможностью линейного перемещения вдоль оси посредством опоры, состоящей из четырех кинематических цепей, каждая из которых содержит поступательные приводы, соединенные шарнирно с основанием и стержнем, отличающийся тем, что в одной из четырех цепей сферический шарнир, сопрягающий поступательный привод со стержнем, установлен со смещением относительно его оси, а три других привода соединены со стержнем посредством трех вращательных кинематических пар, одна из которых закреплена на стержне, а две других, оси которых перпендикулярны оси стержня, установлены на вилке поступательного привода, при этом опора дополнительно включает в себя две кинематические цепи, каждая из которых соединяет стержень с основанием посредством трех последовательно соединенных между собой промежуточными звеньями вращательных пар, причем одна из кинематических пар установлена на стержне с возможностью осевого перемещения, а остальные кинематические пары расположены в пространстве с пересечением осей в одной точке на оси стержня, причем свободный конец стержня соединен с выходным звеном посредством двух последовательно соединенных вращательных приводов, расположенных в пространстве таким образом, что ось одного из них проходит перпендикулярно оси стержня и выходного звена, а ось второго совпадает с осью выходного звена.

РИСУНКИ