Пространственный механизм с шестью степенями свободы

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы. Технический результат - повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам. Технический результат достигается тем, что пространственный механизм с шестью степенями свободы включает основание, конечное звено, вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения, три соединительные кинематические цепи, содержащие каждая вертикально расположенную входную вращательную кинематическую пару, сопряженную с вертикально установленным прямолинейным звеном, сопряженным с первым промежуточным звеном, связанным посредством вращательной кинематической пары со вторым промежуточным звеном, сопряженным посредством сферической кинематической пары с конечным звеном механизма, причем вертикально установленное прямолинейное звено сопряжено с возможностью вертикального перемещения с выходным звеном цилиндрической передачи, связанной с вертикально установленным на основании двигателем вращательного перемещения, а вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения сопряжен с вертикально расположенной входной вращательной кинематической пары одной соединительной кинематической цепи, причем пространственный механизм снабжен двумя дополнительными вертикально установленными на основании двигателями поступательного перемещения, сопряженными с вертикально расположенными входными вращательными кинематическими парами второй и третьей соединительных кинематических цепей.

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

Известно устройство - пространственный механизм (Mianowski К. Singularity analysis of parallel manipulator POLMAN 3×2 with six degrees of freedom / 12th IFToMM World Congress, Besancon (France), June 18-21, 2007 (Fig.2, a)), включающий основание, конечное звено, три установленных на основании двигателя поступательного перемещения, три установленных на основании двигателя вращательного перемещения, три соединительных кинематических цепи, соединяющих установленные на основании двигатели с конечным звеном посредством кинематических пар и промежуточных звеньев.

Недостатком данного устройства является обусловленная особенностями конструкции малая подвижность конечного звена и, как следствие, небольшое рабочее пространство.

За прототип взято устройство - пространственный механизм (Arakelyan V., Maurine P., Briot S., Pion E., 2005, Parallel robot comprising means for setting in motion a mobile element split in two separate subassemblies Patent No. WO 2006/021629 A1, 02.03.2006), включающий основание, конечное звено, три вертикально установленных на основании двигателя поступательного перемещения, три соединительных кинематических цепи, содержащих каждая вертикально расположенную входную вращательную кинематическую пару, сопряженную с вертикально установленным прямолинейным звеном, сопряженным с первым промежуточным звеном, связанным посредством вращательной кинематической пары со вторым промежуточным звеном, сопряженным посредством сферической кинематической пары с конечным звеном механизма, причем вертикально установленное прямолинейное звено в каждой кинематической цепи сопряжено с возможностью вертикального перемещения с выходным звеном цилиндрической передачи, связанной с вертикально установленным на основании двигателем вращательного перемещения, а три вертикально установленных на основании двигателя поступательного перемещения сопряжены каждый с вертикально расположенной входной вращательной кинематической парой соответствующей кинематической цепи

Недостатком данного устройства является то, что в нем передача движения со стороны двигателей осуществляется через поступательные кинематические пары, выполненные в виде пантографного механизма. Это снижает надежность устройства.

Технический результат - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам.

Технический результат достигается тем, что пространственный механизм с шестью степенями свободы включает основание, конечное звено, три вертикально установленных на основании двигателя поступательного перемещения, три соединительных кинематических цепи, содержащие каждая вертикально расположенную входную вращательную кинематическую пару, сопряженную с вертикально установленным прямолинейным звеном, сопряженным с первым промежуточным звеном, связанным посредством вращательной кинематической пары со вторым промежуточным звеном, сопряженным посредством сферической кинематической пары с конечным звеном механизма, причем вертикально установленное прямолинейное звено в каждой кинематической цепи сопряжено с возможностью вертикального перемещения с выходным звеном цилиндрической передачи, связанной с вертикально установленным на основании двигателем вращательного перемещения, а три вертикально установленных на основании двигателя поступательного перемещения сопряжены каждый с вертикально расположенной входной вращательной кинематической парой соответствующей кинематической цепи.

Устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы представлен на фигуре 1.

Устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы включает основание 1, конечное звено 2, вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения 3, три соединительные кинематические цепи, содержащие каждая вертикально расположенную входную вращательную кинематическую пару 4 (4', 4'') сопряженную с вертикально установленным прямолинейным звеном 5 (5', 5''), сопряженным с первым промежуточным звеном 6 (6', 6''), связанным посредством вращательной кинематической пары 7 (7', 7'') со вторым промежуточным звеном 8 (8', 8''), сопряженным посредством сферической кинематической пары 9 (9', 9'') с конечным звеном механизма 2, причем вертикально установленное прямолинейное звено сопряжено с возможностью вертикального перемещения с выходным звеном цилиндрической передачи 10 (10', 10''), связанной с вертикально установленным на основании двигателем вращательного перемещения 11 (11', 11''), а вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения 3 сопряжен с вертикально расположенной входной вращательной кинематической пары 4 одной соединительной кинематической цепи, при этом пространственный механизм снабжен двумя дополнительными вертикально установленными на основании двигателями поступательного перемещения 12, 13, сопряженными с вертикально расположенными входными вращательными кинематическими парами 4', 4'' второй и третьей соединительных кинематических цепей.

Устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом.

Относительно основания 1 конечное звено 2 перемещается по шести координатам посредством трех соединительных кинематических цепей. Установленные на основании двигатели поступательного перемещения 3, 12, 13 сообщают вертикальное движение вертикально установленным прямолинейным звеньям 5, 5', 5'' и сопряженным с ними входным вращательным кинематическим парам 4, 4', 4'' а вертикально установленные на основании двигатели вращательного перемещения 11, 11', 11'', сообщают этим же звеньям вращательное движение. В результате передачи этих двух типов движения через первое промежуточное звено 6 (6', 6''), связанное посредством вращательной кинематической пары 7 (7', 7'') со вторым промежуточным звеном 8 (8', 8''), сопряженным посредством сферической кинематической пары 9 (9', 9'') с конечным звеном механизма 2 в каждой соединительной цепи, конечное звено механизма 2 получает возможность поступательного перемещения вдоль трех осей декартовой системы координат и возможность вращения вокруг этих осей.

Пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, конечное звено, три вертикально установленных на основании двигателя поступательного перемещения, три соединительные кинематические цепи, содержащие каждая вертикально расположенную входную вращательную кинематическую пару, сопряженную с вертикально установленным прямолинейным звеном, сопряженным с первым промежуточным звеном, связанным посредством вращательной кинематической пары со вторым промежуточным звеном, сопряженным посредством сферической кинематической пары с конечным звеном механизма, причем вертикально установленное прямолинейное звено в каждой кинематической цепи сопряжено с возможностью вертикального перемещения с выходным звеном цилиндрической передачи, связанной с вертикально установленным на основании двигателем вращательного перемещения, а три вертикально установленных на основании двигателя поступательного перемещения сопряжены каждый с вертикально расположенной входной вращательной кинематической парой соответствующей кинематической цепи.