ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ

Устройство относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы и кинематической развязкой.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является пространственный механизм включающий основание, конечное звено, три установленные на основании двигателя поступательного перемещения, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, две из них горизонтальны, а одна вертикальна, три соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено, в каждой из которых расположены два шарнирных параллелограмма, состоящих из входных и выходных шарниров, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя.
(Патент RU №2403141 B25J 1/00 от 10.11.2010 г.)
Недостатками этого устройства являются низкая надежность, обусловленная тем, что приводы поступательного перемещения выполнены в виде поступательной кинематической пары, склонной к перекосам и заклиниваниям из-за жесткого крепления двигателей на основании, объем рабочей зоны мал из-за того, что оси выходных шарниров первого шарнирного параллелограмма каждой кинематической цепи расположены вдоль осей входных шарниров второго шарнирного параллелограмма данной кинематической цепи, из-за чего кинематические цепи могут попадать в особые положения, связанные с потерей степени свободы.
Технический результат - устранение отмеченных недостатков.
Технический результат достигается путем создания пространственного механизма, включающего основание, конечное звено, три установленные на основании двигателя поступательного перемещения, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, две из них горизонтальны, а одна вертикальна, три соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено, в каждой из которых расположены два шарнирных параллелограмма, состоящих из входных и выходных шарниров, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя, на основании закреплена с возможностью перестановки платформа, на которой размещена вертикальная стойка с двигателем поступательного перемещения, каждый двигатель поступательного перемещения выполнен в виде вращательного мотора и пары винт-гайка, а оси выходных шарниров первого шарнирного параллелограмма каждой кинематической цепи размещены со смещением относительно осей входных шарниров второго шарнирного параллелограмма данной кинематической цепи.
На фиг.1 показана схема пространственного механизма.
Пространственный механизм содержит основание 1, конечное звено 2, три двигателя поступательного перемещения, выполненные в виде вращательного мотора 3, 3', 3” и пары винт-гайка 4, 4', 4” и 5, 5' 5”, причем оси двигателей взаимно перпендикулярны, две из них горизонтальны, а одна вертикальна, три соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено 2, в каждой из которых расположены два шарнирных параллелограмма 6, 6', 6” и 7, 7', 7”, состоящих из входных шарниров 8, 8' 8” и выходных шарниров 9, 9', 9”, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя, причем оси выходных шарниров 9, 9', 9” первого шарнирного параллелограмма 6, 6', 6” каждой кинематической цепи размещены со смещением относительно осей входных шарниров 8, 8', 8” второго шарнирного параллелограмма 7, 7', 7” данной кинематической цепи, на основании 1 закреплена с возможностью перестановки платформа 10, на которой размещен двигатель поступательного перемещения с вертикальной осью.
Пространственный механизм работает следующим образом.
Относительно основания 1, конечное звено 2 перемещается посредством трех двигателей поступательного перемещения, при этом движение передается от вращательного мотора 3, 3', 3” на и пару винт-гайка 4, 4', 4” и 5, 5' 5”. Поскольку оси двигателей взаимно перпендикулярны, то каждый из них перемещает выходное звено 2 по одной декартовой координате. Далее движение передается через соответствующие соединительные кинематические цепи, соединяющие соответствующий двигатель поступательного перемещения и конечное звено 2. При этом передача движения осуществляется через два шарнирных параллелограмма 6, 6', 6” и 7, 7', 7” каждой соединительной кинематической цепи, от соответствующих входных шарниров 8, 8' 8” к соответствующим выходным шарнирам 9, 9', 9”, оси которых расположены параллельно оси соответствующего двигателя поступательного перемещения - это обеспечивает передачу движения от каждого двигателя лишь по одной координате. На основании 1 закреплена с возможностью перестановки платформа 10, на которой размещен двигатель поступательного перемещения с вертикальной осью. Это дает возможность изменить конфигурацию рабочей зоны при перестановке платформы 10 на основании 1. Каждый двигатель поступательного перемещения выполнен в виде вращательного мотора 3, 3', 3” и пары винт-гайка 4, 4', 4” и 5, 5' 5”, что дает возможность избежать использования в качестве двигателей поступательные кинематические пары, склонные к перекосам и заклиниваниям. Это повышает надежность работы механизма. Оси выходных шарниров 9, 9', 9” первого шарнирного параллелограмма 6, 6', 6” каждой кинематической цепи размещены со смещением относительно осей входных шарниров 8, 8', 8” второго шарнирного параллелограмма 7, 7', 7” данной кинематической цепи. Это дает возможность повысить объем рабочей зоны, поскольку шарнирные параллелограммы 6, 6', 6” и 7, 7', 7” получают возможность складываться без наличия особых положений и потери степени свободы.
Предложенный пространственный механизм позволяет осуществлять перемещение закрепленного на конечном звене объекта вдоль трех взаимно перпендикулярных осей без перекосов и заклиниваний при увеличенном объеме рабочей зоны, что повышает надежность устройства.