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 с рабочей зоной, отделенной от зоны расположения приводов.
Известен пространственный механизм с шестью степенями свободы (Пат. ПМ №146894 от 22.09.2014 г.«Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы», МПК F16H 21/02), содержащий основание, конечное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, связанный с конечным звеном посредством сферического шарнира и сопряженный с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, два линейных привода, содержащие закрепленный на основании неподвижную часть и подвижную часть-двигатель с гайкой, причем приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания и каждый линейный привод снабжен промежуточным звеном, один конец которого соединен посредством карданного шарнира с подвижной частью линейного привода, а другой конец - со стержнем посредством промежуточного звена и трех последовательно установленных вращательных пар, где осью первой пары является промежуточное звено, ее втулка соединена с втулкой второй вращательной пары дополнительным звеном, ось второй пары, в свою очередь соединена с втулкой третьей вращательной пары посредством вспомогательного звена, в которой осью является стержень, причем оси вращения трех вращательных пар, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке, а оси вторых вращательных пар перпендикулярны осям соответствующих стержней
К недостаткам такого механизма можно отнести ограниченную жесткость устройства, связанную с тремя кинематическими цепями, что снижает его нагрузочную способность. Недостаточная жесткость устройства также может привести к увеличению вибрации выходного звена и, соответственно, закрепленного на нем инструмента или детали.
Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам с рабочей зоной конечного звена, отделенной от зоны расположения приводов.
Поставленная цель достигается тем, что пространственный механизм с шестью степеням свободы включает в себя основание, конечное звено, пять кинематические цепей, каждая из которых содержит стержень, связанный с конечным звеном посредством сферического шарнира и сопряженный с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным для обеспечения поступательного перемещения стержня относительно основания, линейные привода, имеющие подвижную и неподвижную части, где неподвижная часть закреплена на основании, причем приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания. На основании установлены шесть линейных приводов, соединенные с конечным звеном пятью кинематическими цепями, в каждой из которых один конец стержня с помощью сферического шарнира связан с конечным звеном, а другой его конец связан с подвижной частью линейного привода посредством промежуточного звена и трех последовательно установленных вращательных пар, где осью первой пары является промежуточное звено, а осью третьей пары является стержень, первая и третья пары соединены между собой двумя вспомогательными звеньями, которые образуют вторую вращательную кинематической пару, причем оси вращения трех вращательных пар, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке, а оси вторых вращательных пар перпендикулярны осям соответствующих стержней. Стержень одной из пяти кинематических цепей связан с двумя линейными приводами посредством двух промежуточных звеньев, соединенных со стержнем с помощью двух вращательных пар, имеющих перпендикулярные оси, где осью первой кинематической пары является стержень, а втулка одновременно соединена с двумя осями вторых кинематической пар.
Устройство - пространственный механизм с шестью степенями свободы представлен на Фиг. 1.
Пространственный механизм с шестью степенями свободы (Фиг. 1) состоит из основания 1, конечного звено 2, соединяющих основание и конечное звеном пяти кинематических цепей, каждая из которых включает в себя стержень 3, связанный с конечным звеном 2 посредством сферического шарнира 4 и сопряженный с основанием 1 посредством сферического шарнира 5 с отверстием для обеспечения поступательного перемещения в нем стержня 3, а также шести линейных приводов 6, которые закреплены на основании 1. В каждой кинематической цепи подвижная часть 7 привода связана с промежуточным звеном 8 с помощью карданного шарнира 9, при этом другой конец промежуточного звена 8 связан со стержнем 3 посредством трех вращательных пар 10, 11, 12, где осью первой вращательной пары является промежуточное звено 8, ее втулка соединена со втулкой второй вращательной пары дополнительным звеном 13, а осью второй вращательной пары является вспомогательное звено 14, которое соединено с втулкой третьей вращательной пары, осью которой является стержень 3, а соединенные с втулками первой и третьей вращательных пар вспомогательные звенья 13, 14 образуют вторые вращательные кинематические пары, причем оси вращения трех кинематических пар, относящиеся к одному стержню, пересекаются в одной точке. В одной из пяти цепей стержень 3 связан с подвижными частями 7 двух линейных приводов 6 посредством двух промежуточных звеньев 8 и соответствующих каждому звену трех кинематических пар 10, 11, 12.
Пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом.
Перемещение конечного звена 2 относительно основания 1, осуществляется посредством передачи движения от управляемых по командам оператора поступательных приводов 6 через кинематические цепи к конечному звену 2. Движение передается от подвижной части 7 привода через сферический шарнир 9 на промежуточное звено 8, далее через вращательные пары 10, 11, 12 на стержень 3. Расположенный на основании 1 сферический шарнир 4 допускает как поворот стержня, так и его поступательное перемещение.
Комплексное управление пятью приводами позволяет обеспечить конечному звену шесть степеней свободы.