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 заданное движение выходного звена для точного позиционирования различных объектов, и для решения прочих сложных робототехнических задач.
Известно устройство пространственного механизма с высокой степенью свободы, содержащее основание, состоящее из трех пар распложенных 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 линейные привода с возможностью управляемого перемещения. При этом каждый привод шарнирно соединен с промежуточным звеном одной из шести кинематических цепей, соединяющих привод с выходным звеном, представляющим собой замкнутое кольцо, сопряженное с промежуточными звеньями в трех местах с помощью спаренных шарниров. В основе работы данного механизма лежит одновременное перемещение всех шесть линейных двигателей, при котором выполняется передача движения всеми кинематическими цепями выходному звену, на котором располагается рабочее устройство или приспособление для выполнения различных операций.
Недостатком указанного прототипа является то, что стойки для направляющих не объединены ребрами жесткости в единую жесткую конструкцию, что приводит к ограничениям при позиционировании тяжелых объектов. Расположение шарниров на линейных двигателях и прямолинейная форма промежуточных звеньев приводит к ограничению рабочей зоны конечного звена.
Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей пространственных механизмов данного класса путем повышения технической и эксплуатационной эффективности конструкции манипуляторов. В предлагаемом пространственном механизме с шестью степенями свободы, управление и передача движения от привода к выходному звену осуществляется за счет линейного перемещения по направляющим шести приводов с шарнирами, установленными  с наружной стороны  цилиндрической поверхности основания, и сопряженных с изогнутыми промежуточными звеньями в каждой из шести кинематической цепи. Цилиндрическая форма основания   повышает жесткость  конструкции и позволяет устанавливать на основании дополнительный инструмент и приспособления [RU 202579 2021.02.25 Глазунов Виктор Аркадьевич (RU), Родионов Юрий Витальевич (RU), Сплавский Игорь Сергеевич (RU), Сухоставский Александр Николаевич (RU).- Опубликовано: 25.02.2021 Бюл. №-6].
Поставленная цель достигается за счет того, что в предложенном механизме с шестью степенями свободы, который включает в себя основание, выходное звено и шесть кинематических цепей,  соединяющих установленные на основании управляющие линейные привода с выходным звеном в форме замкнутого кольца, отличающийся тем, что основание представляет собой шесть направляющих, концы которых закреплены на двух кольцевых ребрах жесткости, образуя цилиндрическую форму, и по которым перемещаются линейные приводы с возможностью управляемого перемещения. При этом каждый привод шарнирно соединен с изогнутым промежуточным звеном одной из шести кинематических цепей с наружной стороны основания, сопряженными с выходным звеном в трех местах с помощью спаренных шарниров с наружной стороны звена в форме замкнутого кольца.
Управление всеми шестью приводами в отдельности или при одновременном управлении позволяет придавать выходному звену сложное шестистепенное движение в рабочей зоне манипулятора.
Полезная модель представлена соответствующими иллюстрациями. На фиг.1 и фиг.2 показана принципиальная кинематическая схема полезной модели в двух проекциях.
Пространственный механизм с шестью степенями свободы включает в себя: основание в виде шести направляющих 1, скрепленных по концам кольцевыми ребрами жесткости 2, формируя цилиндрическую конструкцию; конечное звено 3 и шесть кинематических цепей. На направляющих основания распложены приводы 4 с возможностью управляемого перемещения; при этом каждый привод 4 через шарнир 5, расположенный с внешней стороны поверхности основания, соединен изогнутым промежуточным звеном 6, одной из шести кинематических цепей, с выходным звеном в трех местах с помощью спаренных шарниров 7.
Пространственный механизм работает следующим образом. Рабочая зона манипулятора определяется перемещением линейных приводов 4 по направляющим 1, образующим поверхность цилиндра. Совместное действие линейных приводов позволяет осуществлять сложное перемещение конечного звена 3 и соответственно рабочего инструмента и/или удерживать конструкции, в том числе, и чтобы с ними мог работать дополнительный инструмент и/или приспособления, расположенные на кольцевых ребрах жесткости 2 основания. Сложное движение конечного звена 3 оценивается как шесть степеней свободы.
Практическое использование этого механизма возможно в разных областях техники при различных внешних условиях в сочетании с разной номенклатурой инструмента и приспособлений, которые размещены как на выходном звене, так и на основании, и способны манипулировать и позиционировать объемные конструкции разного профиля.