RU207790U1

RU207790U1 - Spatial mechanism with six degrees of freedom

Info

Publication number: RU207790U1
Application number: RU2021115487U
Authority: RU
Inventors: Юрий Витальевич Родионов; Сергей Викторович Иванов; Андрей Александрович Романов; Александр Николаевич Сухоставский; Михаил Николаевич Ерофеев; Анастасия Игоревна Курганская
Original assignee: Юрий Витальевич Родионов
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2021-11-16

Abstract

Полезная модель относится к робототехнике и может быть использована при позиционировании различных объектов. Пространственный механизм содержит основание, выходное звено в форме замкнутого кольца и шесть кинематических цепей. Кинематические цепи соединяют установленные на основании управляющие линейные приводы с выходным звеном. Основание выполнено в виде шести направляющих, концы которых закреплены на двух кольцевых ребрах жесткости с образованием цилиндрической формы. Линейные приводы имеют возможность перемещения по направляющим. Каждый привод шарнирно соединен с изогнутым промежуточным звеном одной из шести кинематических цепей с наружной стороны основания. Кинематические цепи сопряжены с выходным звеном с его наружной стороны в трех местах с помощью спаренных шарниров. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей пространственного механизма. 2 ил.The utility model relates to robotics and can be used for positioning various objects. The spatial mechanism contains a base, an output link in the form of a closed ring and six kinematic chains. Kinematic circuits connect base-mounted control linear actuators to the output link. The base is made in the form of six guides, the ends of which are fixed on two annular stiffeners to form a cylindrical shape. Linear drives have the ability to move along the guides. Each drive is pivotally connected to a bent intermediate link of one of six kinematic chains from the outside of the base. The kinematic chains are coupled to the output link from its outer side in three places by means of paired hinges. As a result, the technological capabilities of the spatial mechanism are expanded. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к робототехнике, в которой широко используются пространственные манипуляционные механизмы, обладающие высокой степенью свободы и обеспечивающие заданное движение выходного звена для точного позиционирования различных объектов, и для решения прочих сложных робототехнических задач.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to robotics, in which spatial manipulation mechanisms are widely used, which have a high degree of freedom and provide a given movement of the output link for precise positioning of various objects, and for solving other complex robotic problems.

Известно устройство пространственного механизма с высокой степенью свободы, содержащее основание, состоящее из трех пар распложенных по кругу стоек разной длины, соединенных между собой по схеме: каждая короткая стойка соединена с вершинами смежных длинных стоек, посредством наклонных направляющих, выполненных в виде пары штанг, на которых установлены линейные привода с возможностью управляемого перемещения. При этом каждый привод шарнирно соединен с промежуточным звеном одной из шести кинематических цепей, соединяющих привод с выходным звеном, представляющим собой замкнутое кольцо, сопряженное с промежуточными звеньями в трех местах с помощью спаренных шарниров. В основе работы данного механизма лежит одновременное перемещение всех шесть линейных двигателей, при котором выполняется передача движения всеми кинематическими цепями выходному звену, на котором располагается рабочее устройство или приспособление для выполнения различных операций.A device of a spatial mechanism with a high degree of freedom is known, containing a base consisting of three pairs of racks of different lengths arranged in a circle, connected to each other according to a scheme: each short rack is connected to the tops of adjacent long racks by means of inclined guides made in the form of a pair of rods, on which are installed linear drives with the possibility of controlled movement. In this case, each drive is pivotally connected to an intermediate link of one of six kinematic chains connecting the drive to the output link, which is a closed ring coupled with intermediate links in three places by means of paired hinges. The operation of this mechanism is based on the simultaneous movement of all six linear motors, in which the movement is transmitted by all kinematic chains to the output link, on which the working device or device is located for performing various operations.

Недостатком указанного прототипа является то, что стойки для направляющих не объединены ребрами жесткости в единую жесткую конструкцию, что приводит к ограничениям при позиционировании тяжелых объектов. Расположение шарниров на линейных двигателях и прямолинейная форма промежуточных звеньев приводит к ограничению рабочей зоны конечного звена.The disadvantage of this prototype is that the racks for the guides are not combined by stiffening ribs into a single rigid structure, which leads to restrictions on the positioning of heavy objects. The arrangement of the hinges on linear motors and the rectilinear shape of the intermediate links leads to a limitation of the working area of the end link.

Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей пространственных механизмов данного класса путем повышения технической и эксплуатационной эффективности конструкции манипуляторов. В предлагаемом пространственном механизме с шестью степенями свободы, управление и передача движения от привода к выходному звену осуществляется за счет линейного перемещения по направляющим шести приводов с шарнирами, установленными с наружной стороны цилиндрической поверхности основания, и сопряженных с изогнутыми промежуточными звеньями в каждой из шести кинематической цепи. Цилиндрическая форма основания повышает жесткость конструкции и позволяет устанавливать на основании дополнительный инструмент и приспособления [RU 202579 2021.02.25 Глазунов Виктор Аркадьевич (RU), Родионов Юрий Витальевич (RU), Сплавский Игорь Сергеевич (RU), Сухоставский Александр Николаевич (RU).- Опубликовано: 25.02.2021 Бюл. №-6].The purpose of the utility model is to expand the functionality of spatial mechanisms of this class by increasing the technical and operational efficiency of the structure of manipulators. In the proposed spatial mechanism with six degrees of freedom, control and transmission of motion from the drive to the output link is carried out by linear movement along the guides of six drives with hinges mounted on the outside of the cylindrical surface of the base, and conjugated with curved intermediate links in each of the six kinematic chain ... The cylindrical shape of the base increases the rigidity of the structure and allows you to install additional tools and devices on the base [RU 202579 2021.02.25 Viktor Glazunov (RU), Yury Vitalievich Rodionov (RU), Igor Sergeevich Splavsky (RU), Alexander Nikolayevich Sukhostavsky (RU) .- Published: 25.02.2021 Bul. No.-6].

Поставленная цель достигается за счет того, что в предложенном механизме с шестью степенями свободы, который включает в себя основание, выходное звено и шесть кинематических цепей, соединяющих установленные на основании управляющие линейные привода с выходным звеном в форме замкнутого кольца, отличающийся тем, что основание представляет собой шесть направляющих, концы которых закреплены на двух кольцевых ребрах жесткости, образуя цилиндрическую форму, и по которым перемещаются линейные приводы с возможностью управляемого перемещения. При этом каждый привод шарнирно соединен с изогнутым промежуточным звеном одной из шести кинематических цепей с наружной стороны основания, сопряженными с выходным звеном в трех местах с помощью спаренных шарниров с наружной стороны звена в форме замкнутого кольца.This goal is achieved due to the fact that in the proposed mechanism with six degrees of freedom, which includes a base, an output link and six kinematic chains connecting control linear drives installed on the base with an output link in the form of a closed ring, characterized in that the base is are six guides, the ends of which are fixed on two annular stiffeners, forming a cylindrical shape, and along which linear drives move with the possibility of controlled movement. In this case, each drive is pivotally connected to a bent intermediate link of one of six kinematic chains from the outer side of the base, mated to the output link in three places by means of paired hinges from the outer side of the link in the form of a closed ring.

Управление всеми шестью приводами в отдельности или при одновременном управлении позволяет придавать выходному звену сложное шестистепенное движение в рабочей зоне манипулятора.Controlling all six drives individually or with simultaneous control makes it possible to impart a complex six-degree movement to the output link in the working area of the manipulator.

Полезная модель представлена соответствующими иллюстрациями. На фиг.1 и фиг.2 показана принципиальная кинематическая схема полезной модели в двух проекциях.The utility model is presented with corresponding illustrations. Fig. 1 and Fig. 2 show a basic kinematic diagram of the utility model in two projections.

Пространственный механизм с шестью степенями свободы включает в себя: основание в виде шести направляющих 1, скрепленных по концам кольцевыми ребрами жесткости 2, формируя цилиндрическую конструкцию; конечное звено 3 и шесть кинематических цепей. На направляющих основания распложены приводы 4 с возможностью управляемого перемещения; при этом каждый привод 4 через шарнир 5, расположенный с внешней стороны поверхности основания, соединен изогнутым промежуточным звеном 6, одной из шести кинематических цепей, с выходным звеном в трех местах с помощью спаренных шарниров 7.The spatial mechanism with six degrees of freedom includes: a base in the form of six guides 1, fastened at the ends by annular stiffening ribs 2, forming a cylindrical structure; end link 3 and six kinematic chains. Drives 4 are located on the guides of the base with the possibility of controlled movement; wherein each drive 4 through a hinge 5 located on the outer side of the base surface is connected by a curved intermediate link 6, one of six kinematic chains, with an output link in three places using paired hinges 7.

Пространственный механизм работает следующим образом. Рабочая зона манипулятора определяется перемещением линейных приводов 4 по направляющим 1, образующим поверхность цилиндра. Совместное действие линейных приводов позволяет осуществлять сложное перемещение конечного звена 3 и соответственно рабочего инструмента и/или удерживать конструкции, в том числе, и чтобы с ними мог работать дополнительный инструмент и/или приспособления, расположенные на кольцевых ребрах жесткости 2 основания. Сложное движение конечного звена 3 оценивается как шесть степеней свободы.The spatial mechanism works as follows. The working area of the manipulator is determined by the movement of the linear drives 4 along the guides 1, which form the surface of the cylinder. The combined action of the linear drives allows the complex movement of the end link 3 and, accordingly, the working tool and / or to hold the structures, including so that an additional tool and / or devices located on the annular stiffening ribs 2 of the base can work with them. The complex motion of the end link 3 is estimated as six degrees of freedom.

Практическое использование этого механизма возможно в разных областях техники при различных внешних условиях в сочетании с разной номенклатурой инструмента и приспособлений, которые размещены как на выходном звене, так и на основании, и способны манипулировать и позиционировать объемные конструкции разного профиля.The practical use of this mechanism is possible in different fields of technology under different external conditions in combination with a different nomenclature of tools and devices, which are located both on the output link and on the base, and are able to manipulate and position three-dimensional structures of different profiles.

Claims

A spatial mechanism with six degrees of freedom, containing a base, an output link and six kinematic chains connecting control linear drives installed on the base with an output link in the form of a closed ring, characterized in that the base is made in the form of six guides, the ends of which are fixed on two annular ribs stiffness with the formation of a cylindrical shape, and the linear drives are made with the possibility of controlled movement along the guides, while each drive is pivotally connected from the outer side of the base with a curved intermediate link of one of six kinematic chains conjugated to the output link from its outer side in three places by means of paired hinges.