ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы.
Целью полезной модели является повышение технологической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве. При этом некоторые приводы вращательного движения установлены на каретках, установленных на круглой направляющей. Это дает возможность полного оборота вокруг вертикальной оси. Это важно для многих устройств, например, для тренажеров, технологических установок.
Известен пространственный механизм с шестью степенями свободы, включающий основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, четыре соединительные кинематические цепи, каждая цепь содержит входное звено, выполненное в виде приводной каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую кинематическую пару, сопряженную с выходным звеном.
(Патент RU 133044 МПК В25О1/00 (2006.01)
Недостатками данного устройства (прототипа) является наличие основания (круговой направляющей), по которому двигаются со скольжением входные каретки, что вызывает потери на трение, и отсутствие поступательных кинематических пар, сопряженных с начальными и промежуточными вращательными кинематическими парами для уравновешивания выходного звена под нагрузкой, что ухудшает эксплуатационные возможности.
Технический результат - устранение отмеченных недостатков и повышение технологической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве.
Технический результат достигается тем, что в известном пространственном механизме с шестью степенями свободы, включающем основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, четыре соединительные кинематические цепи, каждая цепь содержит входное звено, выполненное в виде приводной каретки, установленной на основании, начальную кинематическую пару, сопряженную с входным звеном, и конечную сферическую кинематическую пару, сопряженную с выходным звеном, в четырех кинематических цепях начальные кинематические пары выполнены в виде вращательных кинематических пар, а между начальной и конечной кинематической парами расположена промежуточная вращательная кинематическая пара, при этом входное звено каждой кинематической цепи расположено между начальным и промежуточным вращательными кинематическими парами, где начальная вращательная кинематическая пара находится на центральной оси и сопряжена посредством штанги с колесом, также каждая кинематическая цепь снабжена дополнительной входной и дополнительной промежуточной вращательными кинематическими парами с осями, расположенными параллельно осям входной и промежуточной вращательных кинематических пар, между дополнительными входной и промежуточной вращательных кинематических пар установлена поступательная кинематическая пара, снабженная пружиной.
Описание устройства - пространственного механизма с шестью степенями свободы, которое представлено на фиг. 1.
Примечание: на фиг. 1 апострофами ('), (''), (''') обозначаются позиции элементов механизма по принадлежности к одной кинематической цепи.
Пространственный механизм, содержащий основание с центральной осью 1, на которой расположены четыре центральные вращательные кинематические пары, выходное звено 9, четыре кинематические цепи, включающие каждая приводную каретку 3, 3', 3'', 3''', сопряженную с центральной осью посредством соответствующего начального звена 4, 4', 4'', 4''', начальную вращательную кинематическую пару 2, 2', 2'', 2''' с осью, перпендикулярной радиусу окружности перемещения соответствующей приводной каретки, промежуточную вращательную кинематическую пару 6, 6', 6'', 6''' с осью, параллельной оси начальной вращательной кинематической пары, входное звено 7, 7', 7'', 7''', расположенное между соответствующими начальной и промежуточной вращательными кинематическими парами, и сферическую кинематическую пару 8, 8', 8'', 8''', сопрягающую соответствующую кинематическую цепь с выходным звеном, при этом каждая кинематическая цепь снабжена дополнительной входной 10, 10', 10'', 10''', и дополнительной промежуточной 11, 11', 11'', 11''', вращательными кинематическими парами с осями, расположенными параллельно осям входной 5, 5', 5'', 5''', и промежуточной вращательных кинематических пар, между дополнительными входной и промежуточной вращательными кинематическими парами установлена поступательная кинематическая пара 12, 12', 12'', 12''', снабженная пружиной.
Устройство (фиг. 1) - пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом:
Выходное звено 9 перемещается под действием кинематических цепей относительно основания 1 с центральной осью, на которой расположены четыре центральные (начальные) вращательные кинематические пары 2, 2', 2'', 2'''. Движение выходному звену вокруг своей оси (по кругу) передается от начального 4, 4', 4'', 4''' звена сопряженного с приводной кареткой 3, 3', 3'', 3''' с колесом и начальной вращательной кинематической парой. Использование колеса в каждой из четырех кинематических цепей при этом перемещении позволяет уменьшить потери на трение. Также движение выходному звену передается от входного звена 7, 7', 7'', 7''', сопряженного с входной вращательной кинематической парой 5, 5', 5'', 5''' через промежуточную вращательную кинематическую пару 6, 6', 6'', 6''' и сферическую кинематическую пару 8, 8', 8'', 8''', сопряженную с выходным звеном. В каждую кинематическую цепь включены дополнительные входная 10, 10', 10'', 10''' и промежуточная 11, 11', 11'', 11''' вращательные кинематические пары с осями, расположенными параллельно осям входной и промежуточной вращательных кинематических пар, между дополнительными входной и промежуточной вращательными кинематическими парами установлена поступательная кинематическая пара 12, 12', 12'', 12''', снабженная пружиной для уравновешивания выходного звена под нагрузкой, что улучшает эксплуатационные возможности устройств манипулирования в пространстве.