Пространственный механизм

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к робототехнике, и может быть использовано в качестве микроманипулятора при позиционировании предметного столика электронного микроскопа. Сущность изобретения: при работе механизма каждый привод 5, воздействуя на промежуточное звено, выполненное в виде стержней 7 и 8 через неприводные пары 3 и 4 перемещает выходное звено 2 по одной независимой координате относительно основания 1. При этом происходит основное перемещение, а дополнительные приводы 6 заторможены. Программное перемещение выходного звена осуществляется совместным действием всех приводов 5. При осуществлении коррекции каждый дополнительный привод 6, воздействуя на рычаг 10, изменяет угол между стержнями 7 и 8, при этом происходит перемещение в парах 3,4 и 9, и выходное звено 2 перемещается по одной независимой координате относительно основания 1. Требуемая коррекция достигается совместным действием всех дополнительных приводов 6. 3 з.п. ф-лы, 11 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 В 25 J 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828946/08 (22) 25.05.90 (46) 15.04,92. Бюл. М 14 (71) Институт машиноведения им. А.А. Благонравова (72) А.Ф.Крайнев и В.А.Глазунов (53) 621-229.7(088,8) (56) Нага А., Sugimoto К. Synthesis of Parallal

Micromanipulators, Transactions of the

ASME, ч. 111, March, 1989, р,34 — 39. (54) ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано в качестве микроманипулятора при позиционировании предметного столика электронного микроскопа, Сущность изобретения . при работе механизма. каждый привод 5, воздействуя на промежуточное звено, выполненное в виде стержней 7 и 8 через неприводные пары 3 и

4 перемещает выходное звено 2 по одной, независимой координате относительно основания 1. При этом происходит основное перемещение, а дополнительные приводы 6 заторможены. Программное перемещение выходного звена осуществляется совместным действием всех приводов 5. При осуществлении коррекции каждыйдополнительный привод 6, воздействуя на рычаг 10, изменяет угол между стержнями 7 и 8, при этом происходит перемещение в парах 3, 4 и 9, и выходное звено 2 перемещается по одной независимой координате относительно основания 1. Требуемая коррекция достигается совместным действием всех дополнительных приводов 6, 3 з.п. ф -лы, 11 ил.

1726232

absinada

dl—

dI—

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, и может быть использовано в качестве микроманипулятора при позиционировании предметного столика электронного микроскопа.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования и повышение надежности за счет герметизации кинематических цепей.

На фиг.1 изображен пространственный механизм; общий вид; на фиг.2 — схема кинематической цепи; на фиг.3 — кинематическая пара, вариант исполнения; на фиг.4— второй вариант исполнения пространственного механизма, общий вид; на фиг.5 — разрез А — А на фиг.4; на фиг.6 — схема кинематической цепи; на фиг.7 — пружинный элемент привода поступательного перемещения; на фиг,8 — набор пьезоэлементов этого же привода; на фиг.9 — третий вариант исполнения пространственного механизма, общий вид; на фиг,10— схема кинематической цепи; на фиг.11— разрез кинематической цепи.

Устройство содержит основание 1, выходное звено 2, связанное с этим основанием кинематическими цепями, включающими кинематические пары 3 и 4, привод 5, дополнительный привод 6, промежуточное звено, выполненное в виде двух стержней 7 и 8, связанных посредством вращательной пары 9, причем один из стержней 7 снабжен рычагом 10, между которым и вторым стержнем 8 установлен дополнительный привод 6. Для обеспечения герметизации все кинематические цепи размещены герметично в стаканах 11, жестко связанных с основанием 1 и посредством сильфонов 12, связанных с выходным звеном 2.

Кинематические пары 3 и 4 могут быть выполнены в виде изгибных упругих элементов X-образного продольного сечения, а также круглого или прямоугольного поперечного сечения. Для каждого механизма одну пару, имеющую круглое поперечное сечение, можно дополнить еще одним изгибным элементом, имеющим прямоугольное сечение {фиг.3). Привод 5 поступательного перемещения можно выполнить в виде совокупности упругого элемента 13 (фиг.7) и набора пьезоэлементов

14 (фиг,8).

Механизм может быть снабжен дополнительными рычагами 15, размещенными по одному в каждой кинематической цепи и связанными с основанием, с приводом 5 и с неприводной парой 4. Приводы 5 и 6 целесообразно установить также с использованием упругих изгибных элементов круглого

45 поперечного сечения и Х-образного продольного сечения. Вращательная пара 9 выполнен а в виде изгибного упругого элемента Х-образного продольного сечения и прямоугольного поперечного сечения. Пары 3 и 4 могут быть выполнены равножесткостными в плоскости данной кинематической пары.

Механизм (фиг,1) имеет шесть степеней свободы при основном движении с помощью приводов 5 и шесть степеней свободы при корректировке с использованием приводов 6.

Различные варианты исполнения механизма (фиг.1 и 9) имеют, соответственно, по три степени свободы основного и корректировочных движений;

Дополнительный привод 6 установлен между рычагом 10 и стержнем 8 с натягом, т.е, в паре 9 осуществлен предварительный изгиб, а оси стержней 7 и 8 установлены под углом.

При этом малое приращение ЛI расстояния I между точками О и А определяется исходя из анализа бесконечно малых.

Вводим обозначения: АВ = а, ОВ = Ь, СВ= d, BD = c, АВО = а,LCBD =Д, OA =

=I, CD=r.

Тогда! = а +Ь вЂ” 2àbcosа;

Учитывая, что d a= -dP, и переходя к конечным приращениям, запишем:

Таким образом, существует передаточное отношение между перемещением в приводе Л r и изменением расстояния Л I, Это передаточное отношение, меняя а Р, можно изменять в широких пределах, однако для обеспечения точности это отношение должно быть по абсолютной величине меньше единицы.

Задавая а180, P=90 (т.е. а несколько меньше 180 ), получаем передаточное отношение, обеспечивающее при грубой большой дискретности перемещения дополнительного привода 6, в качестве которого может быть использован, например, набор пьезоэлементов или шаговый двигатель, незначительное изменение Л, 5 1726232 6 что обеспечивает требуемую повышенную точность при корректировке.

Механизм работает следующим образом.

Каждый привод 5, воздействуя на промежуточное звено, выполненное в виде стержней 7 и 8, через неприводные пары 3 и 4, перемещает выходное звено 2 по одной независимой координате относительно основания 1. При этом происходит основное перемещение, а дополнительные приводы 6 заторможены. Программное перемещение выходного звена осуществляется совместным действием всех приводов 5.

При осуществлении коррекции каждый дополнительный привод 6, воздействуя на рычаг 10, изменяет угол между стержнями 7 и 8, при этом происходит перемещение в парах 3, 4 и 9, и выходное звено 2 перемещается по одной независимой координате относительно основания 1. Требуемая коррекция достигается совместным действием всех дополнительных приводов 6, приводы

5 заторможены.

Формула изобретения

1, Пространственный механизм, содержащий основание и выходное звено, связанные между собой кинематическими цепями, включающими две кинематические пары, промежуточное звено и привод поступательного перемещения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности позиционирования путем обеспечения коррекции перемещения выходного звена, он снабжен дополнительными приводами поступательного перемещения, число которых равно числу степеней свободы выходного

5 звена, а промежуточное звено выполнено в виде двух стержней, связанных между собой посредством вращательной кинематической пары, и рычага, жестко связанного с одним из стержней, при этом каждый допол10 нительный привод установлен между рычагом и вторым стержнем.

2, Механизм по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что вращательная кинематическая пара выполнена в виде упругого элемента прямо15 угольного сечения и Х-образного продольного сечения, а дополнительные приводы установлены с натягом.

3. Механизм по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

20 надежности за счет герметизации кинематических цепей, он снабжен стаканами и сильфонами, при этом каждый стакан жестко связан своим дном с основанием и через сильфон своими стенками — с выходным

25 звеном, а кинематические цепи расположены в стаканах.

4, Механизм по пп,1-3, отл ича ю щи йс я тем, что он снабжен установленными на основании дополнительными рычагами, 30 размещенными по одному в каждой кин.:матической цепи, при этом один конец каждого из этих рычагов связан с одной кинематической парой этой цепи, а другой— с ее приводом.

1726232

1726232

50

Составитель Ф, Майоров

Техред М.Моргентал Корректор Л. Патай

Редактор М. Петрова

Заказ 1235 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101