СФЕРИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ С ТРЕМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к сферическим манипуляционным механизмам роботов с тремя степенями свободы.
Технический результат - является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам на базе замены одной из кинематической пар на три одноподвижные кинематические пары. При этом приводы поступательного движения должны обеспечивать вращательные перемещения выходного звена, при сохранении положения его центра.
Известно устройство (монография Xianwen Kong and Clement Gosselin, Type Synthesis of Parallel Mechanisms, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007 (Fig.24,f), включающее основание, выходное звено, три кинематические цепи, содержащие каждая входную вращательную кинематическую пару, причем оси всех входных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке, начальную вращательную кинематическую пару, ось которой расположена перпендикулярно оси входной кинематической пары и конечную вращательную кинематическую пару, причем оси всех конечных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке, совпадающей с точкой пересечения всех входных вращательных кинематических пар. Недостатком данного устройства является необходимость расположения звеньев на близких сферических поверхностях.
За прототип взято устройство - пространственный механизм (монография J.-P. Merlet, Parallel Robots (Second Edition), Springer 2006, (Fig.2.14, page 56), включающее основание, выходное звено, три кинематические цепи, содержащие каждая входную вращательную кинематическую пару причем оси всех входных вращательных кинематических пар расположены с перпендикулярно друг к другу, начальную вращательную кинематическую пару, ось которой расположена перпендикулярно оси входной кинематической пары, поступательную кинематическую пару, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары, промежуточную вращательную кинематическую пару, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары, и конечную вращательную кинематическую пару, причем оси всех конечных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке, совпадающей с точкой пересечения всех входных вращательных кинематических пар, а ось поступательной кинематической пары расположена с пересечением осей начальной и промежуточной вращательных кинематических пар. Недостатком данного устройства является отсутствие возможности полного вращения вокруг вертикальной оси.
Целью полезной модели является повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по трем координатам на базе замены одной из кинематической пар на три одноподвижные кинематические пары. При этом приводы поступательного движения должны обеспечивать вращательные перемещения выходного звена, при сохранении положения его центра.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве - сферический механизм с тремя степенями свободы включающий основание, выходное звено, три кинематические цепи, содержащие каждая входную вращательную кинематическую пару причем оси всех входных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке, начальную вращательную кинематическую пару, ось которой расположена перпендикулярно оси входной кинематической пары, поступательную кинематическую пару, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары, промежуточную вращательную кинематическую пару, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары, и конечную вращательную кинематическую пару, причем оси всех конечных вращательных кинематических пар расположены с пересечением в одной точке, совпадающей с точкой пересечения осей всех входных вращательных кинематических пар, а ось поступательной кинематической пары расположена с пересечением осей начальной и промежуточной вращательных кинематических пар,
Новым является то, что все входные вращательные кинематические пары установлены вдоль одной оси.
Описание устройства - сферического механизма представлено на фигуре 1.
Устройство - сферический механизм с тремя степенями свободы включает основание 1, выходное звено 2, три кинематические цепи, каждая из которых содержит входную вращательную кинематическую пару 3, начальную вращательную кинематическую пару 4, поступательную кинематическую пару 5, промежуточную вращательную кинематическую пару 6, конечную вращательную кинематическую пару 7.
Устройство - сферический механизм с тремя степенями свободы работает следующим образом. Относительно основания 1 выходное звено 2 перемещается по трем координатам посредством трех соединительных кинематических цепей. При этом с каждой входной вращательной кинематической пары 3, оси которых распложены с пересечением в одной точке, движение передается на начальную вращательную кинематическую пару 4, ось которой расположена перпендикулярно оси входной кинематической пары 3, далее движение передается на поступательную кинематическую пару 5, ось которой расположена перпендикулярно оси начальной вращательной кинематической пары 4, затем движение передается на промежуточную вращательную кинематическую пару 6, ось которой расположена параллельно оси начальной вращательной кинематической пары 4, и затем на конечную вращательную кинематическую пару 7, причем оси всех конечных вращательных кинематических пар 7 расположены с пересечением в одной точке, совпадающей с точкой пересечения осей всех входных вращательных кинематических пар 3, а ось поступательной кинематической пары 5 расположена с пересечением осей начальной и промежуточной вращательных кинематических пар 4, 6. За счет того, что все входные вращательные кинематические пары 3 установлены вдоль одной оси обеспечивается возможность полного вращения выходного звена 2 вокруг вертикальной оси. Отметим, что приводы могут быть расположены в любой из кинематической пар каждой кинематической цепи, по одному на каждую кинематическую цепь.