ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ЧЕТЫРЬМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с четырьмя степенями свободы с кинематической развязкой. Робот совершает три поступательных движения и вращение вокруг горизонтальной оси.
Задачей полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по четырем координатам.
За прототип принято устройство (патент ЕР 1 084 802 А2, авторы Pierrot Francois, Company Olivier, Moritz Koji, Shibukawa Tetsuro, опубл. 21.03.2001) - Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы включающий основание, выходное звено, четыре кинематические цепи, содержащие каждая: расположенный вертикально двигатель линейного перемещения, сопряженный с ним шарнирный параллелограмм, состоящий из начального звена, конечного звена и четырех сферических шарниров, причем начальное звено шарнирного параллелограмма жестко сопряжено с соответствующим двигателем линейного перемещения.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия шарниров, сопрягающих кинематические цепи с выходным звеном.
Достигаемый технический результат заключается в устранении указанного недостатка.
Технический результат достигается за счет того, что устройство пространственного механизма с четырьмя степенями свободы включает в себя квадратное основание, в углах которого установлены вертикальные направляющие под двигатель линейного перемещения, а также выходное звено, четыре кинематические цепи, каждая из которых содержит расположенный на направляющих двигатель линейного перемещения, сопряженный с ним шарнирный параллелограмм, состоящий из начального звена, конечного звена и четырех сферических шарниров, при этом конечное звено шарнирного параллелограмма каждой кинематической цепи жестко связано с выходным звеном механизма, а оси начальных звеньев шарнирных параллелограммов всех кинематических цепей направлены параллельно друг другу.
На фиг. 1 представлено устройство механизма.
Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы включает в себя квадратное основание 1, в углах которого установлены вертикальные направляющие 2 с установленными на них двигателями линейного перемещения 3, выходное звено 4, четыре кинематические цепи, каждая содержащая сопряженный с двигателем линейного перемещения 3 шарнирный параллелограмм, образованный путем соединения между собой посредством сферических шарниров 5 начального звена 6, конечного звена 7 и двух жестких соединительных звеньев 8, при этом каждое начальное звено 6 шарнирного параллелограмма закреплено на соответствующем двигателе линейного перемещения 3, а конечное звено 7 жестко связано с выходным звеном механизма 4, при этом оси начальных 6 и конечных 7 звеньев  шарнирных параллелограммов всех кинематических цепей направлены параллельно друг другу.
Устройство - пространственный механизм - работает следующим образом.
В процессе манипуляции выходным звеном 4 его движение осуществляется за счет управления перемещением двигателей 3 по установленным в углах квадратного основания 1 направляющим 2, как в отдельности одного двигателя, так и при совокупном перемещении нескольких двигателей. При таком управлении двигателями возможно получить сложную траекторию перемещения выходного звена 4 над полем основания 1. Передача движения от двигателей 3 к выходному звену 4 производится через четыре кинематические цепи. Расположенный на вертикальной направляющей 2 двигатель линейного перемещения 3 каждой цепи передает отдельное движение на сопряженный с ним шарнирный параллелограмм непосредственно на начальное звено 6, затем движение передается на конечное звено 7 через жесткие соединительные звенья 8 и сферические шарниры 5. Конструктивно выходное звено 4 закреплено на конечном звене 7 параллелограмма. Поскольку оси начальных звеньев 6 шарнирных параллелограммов всех кинематических цепей установлены параллельно друг другу, то имеет место лишь поступательные движения выходного звена с возможностью вращения его относительно горизонтальной оси.