ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ШЕСТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к робототехнике, в которой широко используются пространственные манипуляционные механизмы обладающие высокой степенью свободы и обеспечивающие решение сложных робототехнических задач.
Известно устройство пространственного механизма с высокой степенью свободы, содержащий основание в виде цилиндра, шестизвенную кинематическую цепь, соединяющую основание с выходным звеном. Каждая кинематическая цепь состоит из двух шарнирно соединенных между собой промежуточных звеньев, первое звено из которых соединено посредством м ролика на внутренней поверхности цилиндра, а второе -шарнир закреплено на выходном звене. В основе работы данного механизма лежит одновременное перемещение всех шести роликов по внутренней поверхности цилиндра и при изменении угла осей вращения роликов обеспечивается изменение вертикальной скорости перемещения кинематических пар.. Основное назначение такой полезной модели - захват, позиционирование и удержание каких либо предметов [Merlet J.P. Parallel Robots J.P. Merlet Second Edition -Published by Springer, 2006 - pp. 52-53 Fidure 2.37].
Недостатком указанного прототипа является то, что в этом механизме осуществляется одно простое - захват предмета при одновременном перемещение всех роликов внутри цилиндра в одну сторону, при котором выполняется передача движения всеми кинематическими цепями исполнительному органу выходному звену, на котором располагается рабочее устройство или приспособление, например захват для предметов. Таким образом, действие манипулятора ограничено: оно может быть использовано как простое приспособления для выполнения каких-то простых действий.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей пространственных механизмов данного класса путем повышения технической и эксплуатационной эффективности устройств манипуляторов. В предлагаемом в пространственном механизме с шестью степенями свободы управление и передача движения от привода к выходному звену осуществляется в каждой цепи в отдельности, при этом выходному звену придается сложное манипуляционное перемещение в рабочем пространстве и расширяются эксплуатационные возможности установленных нам инструментов и приспособлений.
Поставленная цель достигается за счет, того, что в предложенном механизме с шестью степенями свободы, который включает в себя основание, выходное звено и кинематические цепи, соединяющие установленные на основании управляющие привода с выходным звеном, основание состоит из трех пар равномерно расположенных по кругу стоек разной длины, соединенных между собой по схеме «каждая короткая стойка соединена с вершинами смежных длинных стоек» посредством наклонных направляющих, выполненных в виде пары штанг, на которых установлены привода с возможностью управляемого перемещения, при этом каждый привод шарнирно соединен с промежуточным звеном одной из шести соединяющих привод с выходным звеном кинематических цепей, сопряженных с представляющим собой замкнутое кольцо выходное звено в трех местах с помощью спаренных шарниров.
Управление всеми шестью приводами в отдельности или при одновременном управлении ими позволяет придавать выходному звену движение в рабочем пространстве сложное шести степенное манипулирование.
Полезная модель представлена соответствующими иллюстрациями. На фиг. 1 и фиг. показаны принципиальные кинематические схемы в двух проекциях.
Пространственный механизм с шестью степенями свободы, включает в себя основание в виде длинных 1 и коротких 2 стоек, выходное звено 3 и кинематические цепи, а также привода 4, соединенные посредством кинематических цепей с выходным звеном 3. Основание состоит из трех пар равномерно расположенных по кругу стоек 2 и 3 разной длины, соединенных между собой по схеме «каждая короткая стойка соединена с вершинами смежных длинных стоек» посредством наклонных направляющих, выполненных в виде пары штанг 5, на которых установлены линейные приводы 4 с возможностью управляемого перемещения, при этом каждый привод 4 шарнирно 6 соединен с промежуточным звеном 7 одной из шести соединяющих привод с выходным звеном 3 кинематических цепей, сопряженных с представляющим собой замкнутое кольцо выходное звено в трех местах с помощью спаренных шарниров 8.
Пространственный механизм работает следующим образом. Рабочая зона манипулятора определяется перемещением линейных приводов 4 по наклонным направляющим 5. Совместное действие линейных приводов позволяет осуществлять сложное перемещение конечного звена 3 и соответственно рабочего инструмента, и/или удерживать конструкции. Сложное движение конечного звена 3 оценивается как шесть степеней свободы
Практическое использование этого механизма возможно в разных областях техники в сочетании с разной номенклатурой инструмента и приспособлений, которые способны удерживать или манипулировать объемные конструкции разного профиля.