ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ТРЕМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно, к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы.
Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам.
За прототип взято устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы (монография Xianwen Kong and Clement Gosselin, Type Synthesis of Parallel Mechanisms, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007 (Fig. 7.10(e) page 123)) (фиг. 1), включающий основание, выходное звено, три кинематических цепи, содержащих каждая расположенный на основании входной вращательный шарнир, сопряженный с первым промежуточным звеном, связанным посредством первого промежуточного вращательного шарнира со вторым промежуточным звеном, сопряженным посредством второго промежуточного вращательного шарнира с третьим промежуточным звеном, связанным посредством третьего промежуточного вращательного шарнира с четвертым промежуточным звеном, сопряженным посредством конечного вращательного шарнира с выходным звеном, причем оси третьих промежуточных вращательных шарниров и конечных вращательных шарниров всех цепей пересекаются в одной точке, а оси входного вращательного шарнира, первого и второго промежуточных вращательных шарниров в каждой цепи параллельны друг другу.
Недостатком данного устройства является сложность обеспечения пересечения осей третьих промежуточных вращательных шарниров и конечных вращательных шарниров всех цепей в одной точке.
Технический результат - устранение отмеченного недостатка и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам.
Технический результат достигается тем, что пространственный механизм с тремя степенями свободы, включает основание, выходное звено, три кинематических цепи, соединяющие основание и выходное звено и каждая из которых состоит из четырех промежуточных звеньев, соединенных между собой посредством трех вращательных шарниров. Первые звенья цепей сопряжены с основанием посредством закрепленных на основании входных вращательных шарниров, а последние звенья соединены с выходным звеном с помощью конечных вращательных шарниров. При этом оси входных вращательных шарниров всех цепей лежат на одной прямой, а оси конечных вращательных шарниров всех цепей пересекаются в одной точке, расположенной на этой же прямой. Оси третьих промежуточных вращательных шарниров в каждой кинематической цепи параллельны осям первых и вторых промежуточных шарниров этих цепей соответственно.
Устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы, представлено на фигуре 1.
Устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы, включает основание 1, выходное звено 2, три кинематических цепи, содержащих каждая расположенный на основании входной вращательный шарнир 3 (3', 3''), сопряженный с первым промежуточным звеном 4 (4', 4''), связанным посредством первого промежуточного вращательного шарнира 5 (5', 5'') со вторым промежуточным звеном 6 (6', 6''), сопряженным посредством второго промежуточного вращательного шарнира 7 (7', 7'') с третьим промежуточным звеном 8 (8', 8''), связанным посредством третьего промежуточного вращательного шарнира 9 (9', 9'') с четвертым промежуточным звеном 10 (10', 10''), сопряженным посредством конечного вращательного шарнира 11 (11', 11'') с выходным звеном 2, причем оси конечных вращательных шарниров 11 (11', 11'') всех цепей пересекаются в одной точке, а оси первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных вращательных шарниров в каждой цепи параллельны друг другу. При этом оси входных вращательных шарниров 3 (3', 3'') всех цепей лежат на одной прямой, проходящей через точку пересечения осей конечных вращательных шарниров 11 (11', 11''), а ось третьего промежуточного вращательного шарнира 9 (9', 9'') в каждой кинематической цепи параллельна осям первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных шарниров этой цепи.
Устройство - пространственный механизм с тремя степенями свободы работает следующим образом.
Относительно основания 1 конечное звено 2 поворачивается относительно трех осей посредством трех кинематических цепей. Поворот входных вращательных шарниров 3 (3', 3'') передается через три промежуточных вращательных шарнира 5, 7, 9 (5', 5''; 7', 7''; 9', 9'') и четыре промежуточных звена 4, 6, 8, 10 (4', 4''; 6', 6''; 8', 8'', 10', 10'') на конечные вращательные шарниры 11 (11', 11''). Причем оси конечных вращательных шарниров 11 (11', 11'') всех цепей пересекаются в одной точке, оси первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных вращательных шарниров в каждой цепи параллельны друг другу, оси входных вращательных шарниров 3 (3', 3'') всех цепей лежат на одной прямой, проходящей через точку пересечения осей конечных вращательных шарниров 11 (11', 11''), а ось третьего промежуточного вращательного шарнира 9 (9', 9'') в каждой кинематической цепи параллельна осям первого 5 (5', 5'') и второго 7 (7', 7'') промежуточных шарниров этой цепи, что обеспечивает строго вращательные движения конечного звена 2.