ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ПОСТУПАТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ С ТРЕМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя поступательными степенями свободы.
Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве с тремя поступательными степенями свободы.
За прототип взято устройство - пространственный механизм (Н. Bamberger, A. Wolf, М. Shoham, "Architectures of Translational Parallel Mechanism for MEMS Fabrication", 12th IFToMM World Congress, Besancon, France, June 18-21, 2007, Figure 5,6), содержащий основание и выходное звено, соединенные тремя кинематическими цепями, в каждой из которых расположены линейный привод, состоящий из направляющей и каретки, начальная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена перпендикулярно оси соответствующего линейного привода, первая промежуточная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары, вторая промежуточная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары, конечная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена параллельно оси второй промежуточной вращательной кинематической пары, оси начальных вращательных кинематических пар двух любых кинематических цепей расположены с одинаковым наклоном относительно горизонтальной плоскости.
Недостатками данного устройства является то, что углы давления при вертикальном перемещении являются относительно большими по сравнению с углами давления при горизонтальном перемещении, что вынуждает использовать более мощные приводы, а также то, что кинематические цепи выполнены неидентичными, что осложняет конструирование.
Технический результат - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве - пространственном механизме с тремя степенями свободы, содержащем основание и выходное звено, соединенные тремя кинематическими цепями, в каждой из которых расположены линейный привод, состоящий из направляющей и каретки, начальная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена перпендикулярно оси соответствующего линейного привода, первая промежуточная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары, вторая промежуточная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары, конечная вращательная кинематическая пара, ось которой расположена параллельно оси второй промежуточной вращательной кинематической пары, оси начальных вращательных кинематических пар двух любых кинематических цепей расположены с наклоном относительно горизонтальной плоскости, новым является то, что направляющие всех трех линейных приводов установлены на консольных планках с возможностью поворота их под одинаковым углом, а все три консольные планки жестко закреплены на основании под одинаковым углом.
Предлагаемый пространственный механизм представлен на
Фиг.1 - общий вид механизма;
Фиг.2 - схема одной кинематической цепи механизма.
Пространственный механизм с тремя степенями свободы, содержащий (Фиг.1) основание 1 и выходное звено 2, соединенные тремя кинематическими цепями, в каждой из которых (Фиг.2) расположены линейный привод, состоящий из направляющей 3 и каретки 4, начальная вращательная кинематическая пара, образованная кареткой линейного привода 4 и звеном 5, ось которой расположена перпендикулярно оси соответствующего линейного привода, первая промежуточная вращательная кинематическая пара, образованная звеньями 5 и 6, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары, образованной кареткой линейного привода 4 и звеном 5, вторая промежуточная вращательная кинематическая пара, образованная звеньями 6 и 7, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары, образованной кареткой линейного привода 4 и звеном 5, конечная вращательная кинематическая пара, образованная звеном 7 и выходным звеном 2, ось которой расположена параллельно оси второй промежуточной вращательной кинематической пары, образованной звеньями 6 и 7, направляющие 3 всех линейных приводов закреплены на консольной планке 8 с возможностью осевого поворота в пределах угла α от 1° до 20°, при этом все консольные планки 8 жестко закреплены на основании 1 под углом β в пределах 5-40°. Механизм функционален при значениях угла φ между направляющей 3 линейного привода и звеном 5 больших, чем 0° и меньших, чем 180°.
Пространственный механизм с тремя степенями свободы работает следующим образом. Относительно основания 1 выходное звено 2 перемещается посредством трех кинематических цепей. Линейный привод, состоящий из направляющей 3 и каретки 4 каждой из которых вызывает перемещение выходного звена 2 через соответствующую кинематическую цепь, которая содержит, начальную вращательную кинематическую пару, образованную кареткой линейного привода 4 и звеном 5, ось которой расположена перпендикулярно оси соответствующего линейного привода, первую промежуточную вращательную кинематическую пару, образованную звеньями 5 и 6, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары, образованной кареткой линейного привода 4 и звеном 5, вторую промежуточную вращательную кинематическую пару, образованную звеньями 6 и 7, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары, образованной кареткой линейного привода 4 и звеном 5, конечную вращательную кинематическую пару, образованную звеном 7 и выходным звеном 2, ось которой расположена параллельно оси второй промежуточной вращательной кинематической пары, образованной звеньями 6 и 7, направляющие 3 всех линейных приводов закреплены на консоли 8 под углом α, все консоли 8 закреплены на основании 1 под углом β в пределах 5°-40°. Механизм функционален при значениях угла φ между направляющей 3 линейного привода и звеном 5 больших, чем 0° и меньших, чем 180°.