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 вертикального движения и плоских движений.
Известно устройство (Arakelyan V., Maurine P., Briot S., Pion E., 2005, "Parallel robot comprising means for setting in motion a mobile element split in two separate subassemblies," Patent No. WO 2006/021629 A1, 02.03.2006), включающее основание, конечное звено, вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения, три жестко сопряженных с ним и горизонтально расположенных штанги, к концу каждой из которых посредством вращательного шарнира присоединено вертикально расположенное прямолинейное звено, сопряженное с возможностью вертикального перемещения с выходным звеном цилиндрической передачи, связанной с вертикально установленным на основании двигателем вращательного перемещения, а также сопряженное с первым промежуточным звеном, связанным посредством вращательной кинематической пары со вторым промежуточным звеном, сопряженным посредством вертикально установленной вращательной кинематической пары с конечным звеном механизма.
Недостатком данного устройства является сложная конструкция кинематических цепей в виду наличия пантографных механизмов.
За прототип взято устройство - пространственный механизм (Глазунов В., Ширинкин М., Палочкин С., 2009, "Пространственный механизм с четырьмя степенями свободы". Патент No. RU 88601 U1, 05.06.2009), включающий основание, конечное звено, вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения, вертикально расположенную штангу, жестко связанное с ней промежуточное звено, три сопряженных с промежуточным звеном двигателя, каждый из которых посредством двух промежуточных вращательных пар с вертикальными осями связан с конечным звеном.
Недостатком данного устройства является наличие вращательных двигателей, что требует передаточных устройств между двигателями и промежуточными звеньями. Это усложняет конструкцию и снижает надежность устройства.
Технический результат - повышение технической и эксплуатационной эффективности устройств манипулирования в пространстве по четырем координатам на базе замены вращательных двигателей поступательными.
Технический результат достигается тем, что пространственный механизм с четырьмя степенями свободы, включает основание, конечное звено, вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения, вертикально расположенную штангу, установленную с возможностью перемещения ее двигателем, жестко связанное с ней промежуточное звено, три сопряженных с промежуточным звеном двигателя, каждый из которых посредством двух промежуточных вращательных пар с вертикальными осями связан с конечным звеном, причем три сопряженные с промежуточным звеном двигателя выполнены в виде горизонтально расположенных на промежуточном звене двигателей поступательного перемещения.
На фиг.1 представлен пространственный механизм с четырьмя степенями свободы.
Устройство - пространственный механизм с четырьмя степенями свободы содержит: основание (1), конечное звено (2), вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения (3), вертикально расположенную штангу (4), установленную с возможностью перемещения ее двигателем, жестко связанное с ней промежуточное звено (5), три сопряженные с промежуточным звеном двигателя поступательного перемещения (6), (6′), (6″), каждый из которых посредством двух промежуточных вращательных пар (7) (7′), (7″), и (8), (8′), (8″) с вертикальными осями связан с конечным звеном. При этом три сопряженные с промежуточным звеном (5) двигателя (6), (6′), (6″), выполнены в виде горизонтально расположенных на промежуточном звене двигателей (6), (6′), (6″) поступательного перемещения.
Устройство - пространственный механизм с четырьмя степенями свободы работает следующим образом. Относительно основания 1 конечное звено 2 перемещается по четырем координатам посредством трех соединительных кинематических цепей. Вертикально установленный на основании двигатель поступательного перемещения (3) перемещает вертикально расположенную штангу (4), установленную с возможностью перемещения ее двигателем, жестко связанное с ней промежуточное звено (5), на котором расположены три сопряженные с указанным промежуточным звеном (5) двигателя поступательного перемещения (6), (6′), (6″), каждый из которых передает движение посредством двух промежуточных вращательных пар (7) (7′), (7″) и (8), (8′), (8″) с вертикальными осями на конечное звено (2). При этом поскольку три сопряженные с промежуточным звеном (5) двигателя (6), (6′), (6″), выполнены в виде горизонтально расположенных на промежуточном звене (5) двигателей (6), (6′), (6″) поступательного перемещения, отпадает необходимость наличия передаточных устройств между этими двигателями и промежуточными звеньями, тем самым повышается эксплуатационная надежность устройства в сравнении с прототипом.