ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ШЕСТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов.
В качестве прототипа выбран наиболее близкий по технической сущности пространственный механизм с шестью степенями свободы (Патент РФ на полезную модель №163897 от 10.08.16, МПК B25J 1/00), включающий основание, подвижную платформу, связанную с основанием четырьмя приводами, каретку продольного перемещения с установленным на ней вращательным приводом выходного звена и сопряженную с подвижной платформой посредством привода поступательного перемещения и поступательных кинематических пар, и выходное звено.
К его недостаткам можно отнести то, что есть наличие трех последовательно расположенных поступательных кинематических пар - это обусловливает сложности в изготовлении, трудности при использовании данного механизма в качестве задающего устройства
Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования.
Поставленная цель достигается тем, что в манипуляторе может быть использован пространственный механизм, содержащий установленную на основании с возможностью перемещения вдоль оси X в пространственных координатах X, Y, Z подвижную платформу, на которой расположена каретка с возможностью перемещения по оси Y. На каретке установлено выходное звено с закрепленным на нем рабочим инструментом. В центре каретки установлено промежуточное звено кинематической цепи, выполненное в виде кольца, которое по оси X сопряжено посредством вращательной кинематической пары с кареткой, а по оси Y посредством двух вращательных кинематических пар с поворотной осью, в середине которой закреплено по направлению оси Z выходное звено, представляющее собой жесткий стержень, на конце которого с помощью кинематической пары установлена поворотная вилка с вращающимся инструментом, при этом кинематические пары сопряжения платформы с основанием и поперечной каретки снабжены поступательными приводами, а кинематические пары сопряжения кольца с кареткой и выходным звеном, а также стержня с вилкой выходного звена и вращательного инструмента с вилкой оборудованы вращательными приводами.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема заявленного механизма.
Пространственный механизм, содержащий установленную на основании 1 с возможностью перемещения вдоль оси X в пространственных координатах X, Y, Z подвижную платформу 2, на которой расположена каретка 3 с возможностью перемещения по оси Y. В центре установлено выходное звено 4 с закрепленным на нем рабочим инструментом 5. Выходное звено 4 соединено посредством кинематической цепи с кареткой 3, в центре которой установлено промежуточное звено кинематической цепи, выполненное в виде кольца 6. Это кольцо по оси X сопряжено посредством двух вращательной кинематических пар 7 с кареткой 3, а по оси Y посредством двух других вращательных кинематических пар 8 с поворотной осью 9, в середине которой закреплено по направлению оси Z выходное звено 4, представляющее собой жесткий стержень, на конце которого с помощью вращательной кинематической пары 10 установлена поворотная вилка 11 с вращающимся инструментом 5 в кинематических парах 12. Кинематические пары сопряжения платформы 2 с основанием 1 и с поперечной кареткой 3 снабжены поступательными приводами (на фиг. 1 не показаны), а кинематические пары сопряжения кольца 6 с кареткой 3 и выходным звеном 4, а также пары сопряжения стержня выходного звена 4 с вилкой 11 и вращательного инструмента 12 с вилкой 11 также оборудованы вращательными приводами (на фиг. 1 не показаны).
Пространственный механизм работает следующим образом. Рабочая зона манипулятора определяется перемещением подвижной платформы 2 и каретки 3. Совместное действие приводов этих узлов позволяет осуществлять сложное перемещение рабочего инструмента в плоскости X-Y. Управление приводами, установленных в кинематических парах 7 и 8 позволяет наклонять выходное звено 4 и, соответственно, рабочий инструмент 5 как в плоскости Y-Z, так и в плоскости X-Z. С помощью совокупного управления этими приводами обеспечивается сложное перемещения рабочего инструмента в трехмерном пространстве. При необходимости возможно изменение направления действие вращательного инструмента за счет поворота вилки 11 относительно стержня выходного звена 4.
Преимуществом такой схемы манипулятора является также то, что при пространственной удаленности рабочего инструмента от базовой платформы предоставляет возможность использование рабочего инструмента по назначению в труднодоступных местах, в том числе в закрытых зон.