RU2466013C1

RU2466013C1 - Spatial mechanism with three incremental degrees of freedom

Info

Publication number: RU2466013C1
Application number: RU2011120038/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Аркадьевич Глазунов (RU); Виктор Аркадьевич Глазунов; Сергей Владимирович Палочкин (RU); Сергей Владимирович Палочкин; Сергей Валерьевич Хейло (RU); Сергей Валерьевич Хейло; Павел Андреевич Ларюшкин (RU); Павел Андреевич Ларюшкин
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-11-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, in particular, to robotics. Spatial mechanism includes foundation, output link, three kinematic chains each of which contains input rotator, three intermediate rotators and end rotator. Note that rotators in each chain are divided into two groups of two and three rotators correspondingly, axes of which are parallel to each other and perpendicular to axes of rotators of other group. Axis of second intermediate rotator is perpendicular to axis of input rotator and axes of input rotators are located orthogonally each other and parallel to axes of Cartesian coordinate system. Axis of first intermediate rotator in each axis is located perpendicular axis of input rotator with crossing their axes. And axis of third intermediate rotator and axis of end rotator are arranged parallel to axis of input rotator.

EFFECT: increase of efficiency and reliability of handlers in space along three coordinates.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя поступательными степенями свободы.The invention relates to mechanical engineering, in particular to robotics, and in particular to spatial manipulation mechanisms of robots with three translational degrees of freedom.

Целью изобретения является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве с тремя поступательными степенями свободы.The aim of the invention is to increase the technical and operational efficiency of manipulation devices in space with three translational degrees of freedom.

Известно устройство (R.Clavel, "Device for the movement and positioning of an element in space," US Patent No. 4,976,582, Dec.11, 1990) пространственный механизм, включающий основание, конечное звено, связанное с установленными на основании двигателями вращательного перемещения посредством вращательных кинематических пар и промежуточных звеньев.A device is known (R. Clavel, "Device for the movement and positioning of an element in space," US Patent No. 4,976,582, Dec.11, 1990) a spatial mechanism including a base, an end link associated with rotational displacement motors mounted on the base by means of rotational kinematic pairs and intermediate links.

Недостатком данного устройства является наличие в кинематической схеме параллелограммов, которые сложны в изготовлении и усложняют конструкцию.The disadvantage of this device is the presence in the kinematic scheme of parallelograms, which are difficult to manufacture and complicate the design.

За прототип взято устройство - пространственный механизм (Carricato М., Parenti-Castelli V., "On the Topological and Geometrical Synthesis and Classification of Translational Parallel Mechanisms," Proceedings of the 11th World Congress in Mechanism and Machine Science. April 1-4, 2004, Tianjin, China, Figure 2), включающий основание, выходное звено, три кинематических цепи, содержащих каждая входной вращательный шарнир, три промежуточных вращательных шарнира и конечный вращательный шарнир, причем шарниры разделены на две группы соответственно из двух и трех шарниров, оси которых параллельны друг другу и перпендикулярны осям шарниров другой группы, ось второго промежуточного шарнира перпендикулярна оси входного шарнира, а оси входных вращательных шарниров расположены ортогонально друг другу и параллельно осям декартовой системы координат.The prototype is a device - a spatial mechanism (Carricato M., Parenti-Castelli V., "On the Topological and Geometrical Synthesis and Classification of Translational Parallel Mechanisms," Proceedings of the 11th World Congress in Mechanism and Machine Science. April 1-4, 2004, Tianjin, China, Figure 2), comprising a base, an output link, three kinematic chains containing each input rotary hinge, three intermediate rotary hinges and an end rotary hinge, the hinges being divided into two groups of two and three hinges, respectively, whose axes parallel to each other and perpendicular to the axis of the hinges of another group, about the second intermediate hinge is perpendicular to the axis of the input hinge, and the axes of the input rotational hinges are orthogonal to each other and parallel to the axes of the Cartesian coordinate system.

Недостатком данного устройства является наличие в каждой кинематической цепи двух подвижных карданных шарниров. Это усложняет конструкцию и снижает ее надежность.The disadvantage of this device is the presence in each kinematic chain of two movable cardan joints. This complicates the design and reduces its reliability.

Технический результат - повышение эффективности и надежности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам.The technical result is an increase in the efficiency and reliability of manipulation devices in space in three coordinates.

Технический результат достигается тем, что пространственный механизм с тремя поступательными степенями свободы включает выходное звено, три кинематических цепи, содержащих каждая входной вращательный шарнир, три промежуточных вращательных шарнира и конечный вращательный шарнир, причем шарниры разделены на две группы соответственно из двух и трех шарниров, оси которых параллельны друг другу и перпендикулярны осям шарниров другой группы, ось второго промежуточного шарнира перпендикулярна оси входного шарнира, а оси входных вращательных шарниров расположены ортогонально друг другу и параллельно осям декартовой системы координат, причем ось первого промежуточного вращательного шарнира расположена перпендикулярно оси входного вращательного шарнира с пересечением их осей, ось третьего промежуточного вращательного шарнира и ось конечного вращательного шарнира расположены параллельно оси входного вращательного шарнира.The technical result is achieved by the fact that the spatial mechanism with three translational degrees of freedom includes an output link, three kinematic chains containing each input rotary hinge, three intermediate rotational hinges and an end rotational hinge, the hinges being divided into two groups of two and three hinges, respectively, the axis which are parallel to each other and perpendicular to the axes of the hinges of another group, the axis of the second intermediate hinge is perpendicular to the axis of the input hinge, and the axis of the input rotator s hinges are arranged orthogonally to each other and parallel to the axes of a Cartesian coordinate system, the axis of the first intermediate pivot joint is perpendicular to the input rotational hinge axis with the intersection of their axes, the axis of the third intermediate pivot joint and the rotational axis of the final joint are arranged parallel to the axis of the input rotary joint.

Устройство - пространственный механизм с тремя поступательными степенями свободы - представлено на фигуре 1.The device is a spatial mechanism with three translational degrees of freedom - shown in figure 1.

Пространственный механизм с тремя поступательными степенями свободы включающий основание 1, выходное звено 2, три кинематических цепи, содержащих каждая входной вращательный шарнир 3 (3', 3”), три промежуточных вращательных шарнира 4, 5, 6 (4', 4”; 5', 5”; 6', 6”) и конечный вращательный шарнир 7 (7', 7”), причем шарниры разделены на две группы соответственно из двух (шарниры 4 (4', 4”) и 5 (5', 5”)) и трех (шарниры (3', 3”), 6 (6', 6”), и 7 (7', 7”)) шарниров, оси которых параллельны друг другу и перпендикулярны осям шарниров другой группы, ось второго промежуточного шарнира перпендикулярна оси входного шарнира, а оси входных вращательных шарниров расположены ортогонально друг другу и параллельно осям декартовой системы координат, ось первого промежуточного вращательного шарнира 4 (4', 4”) расположена перпендикулярно оси входного вращательного шарнира 3 (3', 3”) с пересечением их осей, ось третьего промежуточного вращательного шарнира 6 (6', 6”) и ось конечного вращательного шарнира 7 (7', 7”) расположены параллельно оси входного вращательного шарнира 3 (3', 3”).Spatial mechanism with three translational degrees of freedom including base 1, output link 2, three kinematic chains containing each input rotary hinge 3 (3 ', 3 ”), three intermediate rotary hinges 4, 5, 6 (4', 4”; 5 ', 5 ”; 6', 6”) and the final rotary hinge 7 (7 ', 7 ”), and the hinges are divided into two groups of two, respectively (hinges 4 (4', 4”) and 5 (5 ', 5 ”)) And three (hinges (3 ', 3”), 6 (6', 6 ”), and 7 (7 ', 7”)) hinges, the axes of which are parallel to each other and perpendicular to the axes of the hinges of another group, the axis of the second intermediate hinge and perpendicular to the axis of the input hinge, and the axis of the input rotary joints are orthogonal to each other and parallel to the axes of the Cartesian coordinate system, the axis of the first intermediate rotary hinge 4 (4 ', 4 ”) is perpendicular to the axis of the input rotary hinge 3 (3', 3”) by the intersection of their axes, the axis of the third intermediate rotary hinge 6 (6 ', 6 ") and the axis of the final rotary hinge 7 (7', 7") are parallel to the axis of the input rotary hinge 3 (3 ', 3 ").

Устройство - пространственный механизм с тремя поступательными степенями свободы работает следующим образом.The device is a spatial mechanism with three translational degrees of freedom works as follows.

Относительно основания 1 конечное звено 2 перемещается поступательно по трем координатам посредством трех кинематических цепей. Вращение входных вращательных шарниров 3 (3', 3”) передается через три промежуточных вращательных шарнира 4, 5, 6 (4', 4”; 5', 5”; 6',6”) на конечный вращательный шарнир 7 (7', 7”), при этом шарниры разделены на две группы соответственно из двух (шарниры 4 (4', 4”) и 5 (5', 5”)) и трех (шарниры 3 (3', 3”), 6 (6', 6”), и 7 (7', 7”)) шарниров, оси которых параллельны друг другу и перпендикулярны осям шарниров другой группы, ось второго промежуточного шарнира перпендикулярна оси входного шарнира, а оси входных вращательных шарниров расположены ортогонально друг другу и параллельно осям декартовой системы координат, ось первого промежуточного вращательного шарнира 4 (4', 4”) расположена перпендикулярно оси входного вращательного шарнира 3 (3', 3”) с пересечением их осей, ось третьего промежуточного вращательного шарнира 6 (6', 6”) и ось конечного вращательного шарнира 7 (7', 7”) расположены параллельно оси входного вращательного шарнира 3 (3', 3”), что обеспечивает строго поступательные движения конечного звена 2.Regarding the base 1, the final link 2 moves progressively along three coordinates by means of three kinematic chains. The rotation of the input rotary joints 3 (3 ', 3 ”) is transmitted through three intermediate rotary joints 4, 5, 6 (4', 4”; 5 ', 5 ”; 6', 6”) to the final rotary joint 7 (7 ' , 7 ”), while the hinges are divided into two groups of two, respectively (hinges 4 (4 ', 4”) and 5 (5', 5 ”)) and three (hinges 3 (3 ', 3”), 6 ( 6 ', 6 ”), and 7 (7', 7”)) hinges, the axes of which are parallel to each other and perpendicular to the axes of the hinges of another group, the axis of the second intermediate hinge is perpendicular to the axis of the input hinge, and the axes of the input rotary hinges are located orthogonal to each other and parallel To the axes of the Cartesian coordinate system, the axis of the first intermediate rotary hinge 4 (4 ', 4 ”) is perpendicular to the axis of the input rotary hinge 3 (3', 3”) with the intersection of their axes, the axis of the third intermediate rotary hinge 6 (6 ', 6 ” ) and the axis of the final rotary hinge 7 (7 ', 7 ”) are parallel to the axis of the input rotary hinge 3 (3', 3”), which ensures strictly translational movements of the final link 2.

Claims

A spatial mechanism with three translational degrees of freedom, including a base, an output link, three kinematic chains containing each input rotational hinge, three intermediate rotational hinges and a final rotational hinge, the hinges in each chain being divided into two groups of two and three hinges, respectively, the axis which are parallel to each other and perpendicular to the axes of the hinges of another group, the axis of the second intermediate hinge is perpendicular to the axis of the input hinge, and the axes of the input rotational hinges are orthogonal to each other and parallel to the axes of the Cartesian coordinate system, characterized in that the axis of the first intermediate rotary hinge in each chain is perpendicular to the axis of the input rotary hinge with the intersection of their axes, and the axis of the third intermediate rotary hinge and the axis of the final rotary hinge are parallel to the axis of the input rotational hinge.