ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ШЕСТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов шестью степенями свободы.
Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам. При этом некоторые приводы вращательного движения установлены на каретках, снабженных колесами, перемещающимися по плоскому основанию, а круглая направляющая сопряжена с входным звеном каждой кинематической цепи посредством кинематической пары, обеспечивающей движение вдоль круглой направляющей. Это дает возможность полного оборота вокруг вертикальной оси. Это важно для многих устройств, например для тренажеров, технологических установок.
Известно устройство пространственного механизма с шестью степенями свободы, включающее основание, выполненное в виде круглой направляющей, четыре кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую пару, сопряженную с выходным звеном, причем в двух кинематических цепях начальные кинематические пары выполнены в виде вращательных кинематических пар, а между начальной и конечной кинематическими парами расположена промежуточная вращательная кинематическая пара (Патент на изобретение РФ №2525466 от 20.06.2014 г., МПК F16H 21/02).
Недостатком данного устройства (прототипа) является наличие основания - круговой направляющей, по которой двигаются со скольжением входные каретки. Это вызывает потери на трение и ухудшает эксплуатационные возможности.
Технический результат - устранение отмеченного недостатка и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройства манипулирования в пространстве.
Указанный результат достигается за счет того, что на плоское основание установлена направляющая, по которому перемещаются входные звенья, выполненные в виде подвижных кареток, которые связаны с выходным звеном четырьмя кинематическими цепями, включающие промежуточные звенья, шарнирно соединенные с входным и выходным звеньями, при этом направляющая выполнена в виде закрепленного на расстоянии от основания кольца, на котором установлены по скользящей посадке подвижные каретки, каждая из которых оснащена опирающимися на основание двумя колесными парами, при этом в двух кинематических цепях промежуточные звенья сопряжены с входным и выходным звеньями посредством шаровых шарниров, а в двух других выполнены в виде поступательных кинематических пар, которые с одной стороны сопряжены с соответствующими входными звеньями с помощью вращательных шарниров, а с другой стороны - с выходными звеньями через шаровые шарниры. В корпусе каждой каретки выполнен канал по форме и размеру соответствующий размеру направляющей по скользящей посадке.
На фиг. 1 показана схема пространственного механизма с шестью степенями свободы.
Пространственный механизм с шестью степенями свободы содержит плоское основание 1, выходное звено 2, четыре кинематические цепи, каждая из которых содержит входное звено, выполненное в виде каретки 3, 3′, 3′′, 3′′′, начальную кинематическую пару 4, 4′, 4′′, 4′′′, сопряженную с входным звеном 3, 3′, 3′′, 3′′′ и конечную сферическую пару 5, 5′, 5′′, 5′′′, сопряженную с выходным звеном 2, причем в двух кинематических цепях начальные кинематические пары 4, 4′ выполнены в виде вращательных кинематических пар 4, 4′, а между начальной 4, 4′ и конечной 5, 5′ кинематическими парами расположена промежуточная поступательная кинематическая пара 6, 6′, в третьей и четвертой кинематических цепях звенья 7′′ и 7′′′ сопряжены с начальными и конечным 2 звеньями посредством шаровых шарниров 4′′, 4′′′ и 5′′ 5′′′ соответственно. Каретки 3, 3′, 3′′, 3′′′ установлены подвижно по скользящей посадке на направляющей, которая выполнена в виде закрепленного на расстоянии от основания кольца 8, и каждая из кареток оснащена опирающимися на основание двумя колесными парами 9., в корпусе кареток 3, 3′, 3′′, 3′′′ выполнены каналы по форме и размеру соответствующие размеру направляющей с обеспечением скользящей посадки.
Устройство (Фиг. 1) - пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом: относительно плоского основания с установленной на нем круглой направляющей 1, конечное звено 2 перемещается под действием кинематических цепей. При этом движение передается от входного звена, выполненного в виде каретки 3, 3′, 3′′, 3′′′, снабженной колесами, перемещающимися по плоскому основанию, 3, 3′, 3′′, 3′′′, установленной на основании 1, на начальную вращательную кинематическую пару 4, 4′, 4′′, 4′′′, сопряженную с входным звеном 3, 3′, 3′′, 3′′′ и конечную сферическую пару 5, 5′, 5′′ 5′′′ сопряженную с выходным звеном причем в двух кинематических цепях, начальная вращательная кинематическая пара передает движение конечной кинематической паре 5, 5′ через поступательную кинематическую пару 6, 6′ в третьей кинематической цепи движение от начальной кинематической пары выполненной в виде сферической кинематической пары 4′′ передается на конечную сферическую пару 5′′ через промежуточное звено 7′′, в четвертой кинематической цепи, выполненной аналогично третьей кинематической цепи и включающей аналогичные элементы - движение от начальной кинематической пары 4′′′, сопряженной с входным звеном 3′′′ и выполненной в виде сферической кинематической пары передается на конечную сферическую пару 5′′′ через промежуточное звено 7′′′ и далее на выходное звено 2.