ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ТРЕМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов.
Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве на базе дополнительной кинематической цепи, обеспечивающей угловое перемещение выходного звена. При этом три привода поступательного движения должны обеспечивать поступательные перемещения выходного звена при постоянной его ориентации, а четвертый привод поступательного движения должен обеспечивать ориентацию выходного звена.
Известно устройство-прототип (US 2016/0271871 А1, 22.09.2016 г., авторы Yao-Jen Lee, Mao-Chun Chen, Hsiao-Yuan Huang, Fig. 8) - пространственный механизм с тремя степенями свободы, включающий основание, выходное звено, три кинематические цепи, содержащие каждая вертикально установленную стойку с расположенным на ней двигателем поступательного перемещения и шарнирный параллелограмм, имеющий четыре сферических шарнира, начальное и конечное звенья одинаковой длины, а также два промежуточных звена одинаковой длины, причем начальное звено шарнирного параллелограмма жестко связано с соответствующим двигателем поступательного перемещения, а конечное звено шарнирного параллелограмма жестко связано с выходным звеном механизма. Недостатком прототипа является то, что отсутствует возможность угловых перемещений выходного звена.
Цель полезной модели - устранение указанного недостатка.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве -пространственном механизме с тремя степенями свободы, включающем основание, выходное звено, три кинематические цепи, содержащие каждая вертикально установленную стойку с расположенным на ней двигателем поступательного перемещения и шарнирный параллелограмм, имеющий четыре сферических шарнира, начальное и конечное звенья одинаковой длины, а также два промежуточных звена одинаковой длины, причем начальное звено шарнирного параллелограмма жестко связано с соответствующим двигателем поступательного перемещения, а конечное звено шарнирного параллелограмма жестко связано с выходным звеном механизма.
Новым является то, что стойки двух кинематических цепей сопряжены с основанием посредством сферических шарниров, а стойка третьей кинематической цепи сопряжена с основанием посредством вертикально установленного двигателя поступательного перемещения и двух промежуточных вращательных кинематических пар, оси которых расположены параллельно оси, проходящей через центры сферических шарниров двух первых кинематических цепей.
Общий вид предлагаемого устройства представлен на фиг. 1.
Предлагаемое устройство построено следующим образом (фиг. 1): пространственный механизм с тремя степенями свободы включает основание 1, выходное звено 2, три кинематические цепи, содержащие каждая вертикально установленную стойку 3 с расположенным на ней двигателем поступательного перемещения 4 и шарнирный параллелограмм, имеющий четыре сферических шарнира 5, начальное и конечное звенья 6, 7 одинаковой длины, а также два промежуточных звена 8 одинаковой длины, причем начальное звено 6 шарнирного параллелограмма жестко связано с соответствующим двигателем поступательного перемещения 4, а конечное звено 7 шарнирного параллелограмма жестко связано с выходным звеном 2 механизма, стойки 3 двух кинематических цепей сопряжены с основанием 1 посредством сферических шарниров 9, а стойка 3 третьей кинематической цепи сопряжена с основанием 1 посредством дополнительного вертикально установленного двигателя поступательного перемещения 10 и двух промежуточных вращательных кинематических пар 11, 12, оси которых расположены параллельно оси, проходящей через центры сферических шарниров двух первых кинематических цепей.
Предлагаемое устройство работает следующим образом: передача движения от основания 1 на выходное звено 2 осуществляется так, что в трех кинематических цепях перемещающиеся по стойкам 3 двигатели поступательного перемещения 4 и шарнирный параллелограмм, имеющий четыре сферических шарнира 5, начальное и конечное звенья 6, 7 одинаковой длины, а также два промежуточных звена 8 одинаковой длины, причем начальное звено 6 шарнирного параллелограмма жестко связано с соответствующим двигателем поступательного перемещения 4, а конечное звено 7 шарнирного параллелограмма жестко связано с выходным звеном 2 механизма, передают поступательное движение выходному звену 2. При необходимости обеспечить вращение вокруг горизонтальной оси, проходящей через сферические шарниры 9, сопряженные со стойками 3 двух кинематических цепей, а также с основанием 1, стойка 3 третьей кинематической цепи приводится в движение относительно основания 1 посредством вертикально установленного двигателя поступательного перемещения 10 и двух промежуточных вращательных кинематических пар 11, 12, при этом важным свойством, обеспечивающим возможность вращения вокруг горизонтальной оси, является то, что оси двух промежуточных вращательных кинематических пар 11, 12 расположены параллельно оси, проходящей через центры сферических шарниров 9.
Заявленный эффект достигается за счет того, что в конструкцию включен двигатель поступательного перемещения 10, сферические шарниры 9 и две промежуточные вращательные кинематические пары 11, 12, оси которых расположены параллельно оси, проходящей через центры сферических шарниров 9.