МАНИПУЛЯТОР ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ С ШЕСТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов с шестью степенями свободы с рабочей зоной, отделенной от зоны расположения приводов.
За прототип принят наиболее близкий по технической сущности манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы (Пат. ПМ №146894 от 22.09.2014 г. «Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы»), содержащий основание, конечное звено, три кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, связанный с конечным звеном посредством сферического шарнира и сопряженный с основанием сферическим шарниром с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, два линейных привода, неподвижные части которых установлены на основании, причем приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, каждый линейный привод снабжен промежуточным звеном, один конец которого соединен посредством сферического шарнира с подвижной частью линейного привода, а другой связан с соответствующим стержнем посредством карданного шарнира, где осью выходной втулки является сам стержень, а промежуточное звено соединено со втулками входной вращательной пары.
Недостатком данного устройства является то, что карданные шарниры, связывающие промежуточные звенья со стержнем, разнесены по длине стержня, что усложняет управление манипулятором. Кроме того, к недостаткам такого механизма можно отнести ограниченную жесткость устройства, связанную с наличием всего трех стержней, связанных с конечным звеном, что снижает его нагрузочную способность. Недостаточная жесткость устройства также может привести к увеличению вибрации выходного звена и закрепленного на нем инструмента или детали.
Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по шести координатам с рабочей зоной конечного звена, отделенной от зоны расположения приводов.
Поставленная цель достигается тем, что в манипуляторе параллельной структуры с шестью степеням свободы, содержащем основание, конечное звено, шесть линейных приводов, имеющих подвижную и неподвижную части, где неподвижная часть закреплена на основании, а приводы и конечное звено расположены по разные стороны от основания, кинематические цепи, каждая из которых содержит стержень, сопряженный с основанием посредством сферического шарнира с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения стержня относительно основания, один конец стержня сферическим шарниром связан с конечным звеном, а другой связан с подвижными частями линейных приводов посредством вращательных пар, промежуточного звена и сферического шарнира, стержень каждой кинематической цепи связан с промежуточным звеном соответствующего линейного привода двумя последовательно установленными вращательными парами, где осью первой кинематической пары является сам стержень, ось второй кинематической пары перпендикулярна стержню, а оси кинематических пар и промежуточного звена, относящихся к одному стержню, пересекаются в одной точке, причем стержни двух из четырех кинематических цепей связаны с двумя линейными приводами каждый.
Устройство - манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы представлен на Фиг. 1.
Манипулятор параллельной структуры с шестью степенями свободы (Фиг. 1) включает основание 1, конечное звено 2, содержит четыре кинематические цепи, каждая из которых включает стержень 3, один конец которого связан с конечным звеном 2 посредством сферического шарнира 4.
Стержень 3 сопряжен с основанием 1 посредством сферического шарнира 5 с отверстием, выполненным с возможностью поступательного перемещения в нем стержня. На основании закреплены своей неподвижной частью 6 шесть линейных приводов, подвижные части 7 которых связаны с одним концом одного из четырех промежуточных звеньев 8 посредством сферического шарнира 9. Второй конец промежуточного звена 8 связан со стержнем 3 посредством двух последовательно установленных с перпендикулярными осями вращательных пар 10 и 11, где осью пары 11 является стержень 3. Оси кинематических пар 10 и 11 и промежуточных звеньев 8, относящихся к одному стержню 3, пересекаются в одной точке. Такая последовательность кинематических пар аналогична карданному шарниру. Два из четырех стежней связаны посредством кинематических пар 10 и 11 и промежуточных звеньев 8 с двумя расположенными на подвижной части 7 линейных приводов сферическими шарнирами 9. При этом оси всех кинематических пар 10 и 11 и промежуточных звеньев 8, относящихся к одному стержню 3, также пересекаются в одной точке.
Пространственный механизм с шестью степенями свободы работает следующим образом. Перемещение конечного звена 2 относительно основания 1, осуществляется шестью линейными приводами в которых неподвижная часть 6 закреплена на основании 1. Движение передается от подвижной части привода 7 через сферический шарнир 9 на промежуточное звено 8, далее через кинематические пары 10, 11 на стержень 3. Расположенные на основании сферические шарниры 5 с отверстиями допускают как повороты стержня 3, так и его поступательное перемещение. Далее движение через сферические шарниры 4 передается на конечное звено 2. Механизм обеспечивает конечному звену 2 шесть степеней свободы. При этом зона расположения приводов и конечное звено находятся по разные стороны основания.