ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ С ПЯТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов.
В качестве прототипа выбран наиболее близкий по технической сущности манипулятор параллельной структуры с пятью степенями подвижности (Заявка на полезную модель №2018127113 от 24.07.2018), содержащий основание, соединенные между собой кинематическими цепями направляющую раму и выходное звено с установленным на нем рабочим органом, отличающийся тем, что направляющая выполнена в виде жестко закрепленной на основании по углам прямоугольной рамы, на двух параллельных сторонах которой имеются подвижные кинематические пары, а выходное звено представляет собой прямоугольную раму с расположенными на двух сторонах, параллельных соответствующим сторонам направляющей с кинематическими парами, двух пар вращательных кинематических пар, и которые соединены с этими подвижными парами двумя кинематическими цепями, каждая из которых включает в себя две пары параллельных жестких звеньев, сопряженных с одной стороны между собой и с рамой выходного звена с помощью поворотных шарниров, а с другой стороны - посредством двойного поворотного шарнира с вертикально установленным на подвижном шарнире направляющей рамы, причем рабочий орган закреплен на средней оси рамы выходного звена, соединенной с вращательными приводами, расположенными на двух сторонах рамы между вращательными шарнирами.
К его недостаткам можно отнести наличие в двух кинематических цепях вращательных кинематических пар, ухудшающих жесткость конструкции в вертикальном и горизонтальном поперечном направлениях, расположение двух вращательных двигателей на подвижных звеньях, удаленных от основания, что делает конструкцию более инертной.
Цель полезной модели - устранение отмеченных недостатков и повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования.
Поставленная цель достигается тем, что предлагается пространственный механизм с пятью степенями свободы управления выходным звеном, который представляет собой основание, на котором жестко закреплены направляющие в виде прямоугольных полос с установленными на них подвижными каретками и выходное звено, соединенное кинематической цепью с каретками, при этом на каждой каретке закреплен двуплечий кронштейн с разнесенными в пространстве двумя вращательными шарнирами, а выходное звено установлено на прямоугольной раме, по углам которой закреплены две пары вращательных шарниров, каждый из которых соединен с соответствующим вращательным шарниром на кронштейне посредством линейного привода телескопического вида с выдвижной штангой, причем оси всех вращательных шарниров параллельны между собой. На выходном звене может быть установлен рабочий орган или инструмент.
Движение выходного звена в плоскости, перпендикулярной продольной оси направляющей обеспечивается согласованным движением четырех приводов.
Устройство - пространственный механизм с пятью степенями свободы представлено на Фиг. 1.
Предложенный пространственный механизм с пятью степенями свободы, включает в себя основание 1, на котором жестко закреплены направляющие 2 в виде прямоугольных полос с установленными на них подвижными каретками 3, и выходное звено 4, при этом на каждой каретке 3 закреплен двуплечий кронштейн 5 с разнесенными в пространстве двумя вращательными шарнирами 6, а выходное звено 4 выполнено в виде прямоугольной рамы, по углам которой закреплены две пары вращательных шарниров 7, каждый из которых соединен с соответствующим вращательным шарниром 6, установленным на кронштейне 5 посредством линейного привода 8 телескопического вида с выдвижной штангой 9, причем оси всех вращательных шарниров 6 и 8 параллельны между собой. На раме 7 выходного звена 4 может быть установлен рабочий орган 10. Для обеспечения требуемой подвижности элементов конструкции оси всех вращательных шарниров 6 и 7 параллельны между собой
Пространственный механизм на основе механизма с пятью степенями свободы работает следующим образом.
Рабочая зона рабочего органа манипулятора располагается на плоскости основания 1 между двух продольных направляющих 2, под рабочим органом 10, установленным на выходном звене 4, связанным посредством кинематических цепей с подвижными каретками 3.. Перемещение в продольном направлении рабочего органа 10 осуществляется путем управления размещенными на каретках 3 приводами поступательного перемещения. Совместное действие линейных приводов 8 позволяет перемещать подвижную раму 2 в поперечном и вертикальном направлениях и вращать ее вокруг продольной оси, обеспечивая возможность манипулирования рабочего органа 10 по сложной траектории. На рабочий орган может быть закреплен инструмент или обрабатываемая деталь. Пространственный механизм параллельной структуры обеспечивает рабочему органу пять степеней подвижности. Движение выходного звена в плоскости, перпендикулярной продольной оси направляющей обеспечивается согласованным движением четырех приводов.