Плоский двухплатформенный механизм с тремя приводами

Авторы патента:

Полосухин Александр Владимирович (RU)

B25J11 - Манипуляторы, не отнесенные к другим рубрикам

Владельцы патента RU 2455148:

Желтухин Денис Владимирович (RU)
Полосухин Александр Владимирович (RU)
Дворников Леонид Трофимович (RU)

Изобретение относится к механизмам, используемым в общем машиностроении. Плоский двухплатформенный механизм с тремя приводами включает три гидроцилиндра с поршнями и штоками, связанными с четырехпарной платформой, и дополнительную платформу. При этом дополнительная платформа шарнирно связана со штоками двух из трех приводных гидроцилиндров через шатуны, а третьим шарниром соединена посредством шатуна с основной платформой. Изобретение направлено на создание воспроизведения разнообразных плоских кривых выходным звеном - дополнительной платформой. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к механизмам, используемым в общем машиностроении.

Известен «Механизм для перемещения и ориентации деталей» [1], в котором движение осуществляется путем подачи жидкости в подпоршневые полости гидроцилиндров. Этот механизм содержит в своем составе основание и размещенные на нем механические руки со схватами, установленные с возможностью перемещения и контактирования с упорами, расположенными на основании, при этом схваты в нем соединены с механическими руками цилиндрическими шарнирами. Недостатком такого механизма является невозможность обеспечивать движение выходного звена по плоским кривым.

Известен также «Cartesian parallel manipulators» [2], предназначенный для захвата и перемещения объектов. Этот механизм содержит одну подвижную платформу, соединенную с основанием посредством трех гидроцилиндров через поступательные пары и со стойкой через шатуны с вращательными парами. Этот механизм относится к механизмам с одной платформой.

Наиболее близким к предлагаемому механизму является пространственный механизм «Three-dimensional, adjustable universal joint, for robotics, manipulators» [3], содержащий в своем составе две подвижные платформы. Первая платформа соединена с основанием посредством шести гидроцилиндров, соединенных с ней в три кинематические пары. Вторая платформа связана с первой посредством шатунов, соединенных попарно в три кинематические пары на каждой платформе и одного гидроцилиндра поступательного движения. Этот платформенный механизм не может обеспечить движение его фиксированных точек по заданным плоским кривым.

Задачей предлагаемого механизма является воспроизведение разнообразных плоских кривых выходным звеном, т.е. второй платформой.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается плоский двухплатформенный механизм с тремя приводами, включающий три гидроцилиндра с поршнями и штоками, связанными с четырехпарной платформой, и дополнительную платформу, при этом дополнительная платформа шарнирно связывается со штоками двух из трех приводных гидроцилиндров через шатун, а третьим шарниром посредством шатуна соединяется с основной.

Общий вид предлагаемого механизма показан на чертеже.

Механизм состоит из трех гидроцилиндров 1, 3, 5, трех поршней со штоками 2, 4, 6, платформы 7 в виде четырехпарного звена, трех шатунов 8, 9, 10 и дополнительной платформы 11.

Работает механизм следующим образом. При задании движения трем поршням со штоками 2, 4, 6 гидроцилиндры 1, 3, 5 получают вращательное движение относительно опор O₁, О₂, О₃. При этом платформа 7 начинает совершать плоскопараллельное движение. Через шатуны 8, 9 и 10 плоскопараллельное движение получает дополнительная платформа 11. В результате такого движения точки дополнительной платформы 11 получают необходимые сложные плоские траектории движения. В зависимости от назначения механизма можно выбирать любой закон движения точек, принадлежащих дополнительной платформе 11.

Если остановить движение одного из трех гидроцилиндров, то механизм будет двигаться при задании движения в двух оставшихся гидроцилиндрах. Если остановить движение в двух из трех гидроцилиндрах, то механизм останется подвижным при задании движения в одном оставшемся гидроцилиндре. Если остановить движение во всех трех гидроцилиндрах, то механизм примет неподвижное состояние.

Подвижность плоских рычажных механизмов определяется формулой Чебышёва П.Л., имеющей вид [4, стр.53, формула 3.1]

Здесь W - подвижность механизма, n - число подвижных звеньев, р₅ - число кинематических пар пятого класса (одноподвижных).

В предлагаемом механизме число подвижных звеньев n=11, кинематических пар (пятого класса) p₅=15.

По формуле (1) получим

W=3n-2p₅=3·11-2·15=33-30=3.

При отключении одного привода число звеньев в предлагаемом механизме станет равным n=10, а кинематических пар р₅=14. Тогда по (1) получим

W=3·10-2·14=30-28=2.

При отключении двух приводов число звеньев и кинематических пар станет равным 9 и 13 соответственно. Тогда по (1) получим

W=3·9-2·13=27-26=1.

При отключении всех приводов по (1) получим

W=3·8-2·12=24-24=0.

Отсюда следует, что данный плоский двухплатформенный механизм с тремя приводами вполне работоспособен.

Источники информации

1. SU 1366389 (Московский институт электронного машиностроения и Институт машиноведения им. А.А.Благонравова), 15.01.1988, фиг.1-5.

2. US 2003121351 (Gosselin Clement и др.), 03.07.2003, фиг.1-4.

3. DE 19606521 (Prieto Doerfel Daniel), 16.10.1997, фиг.1-2.

4. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учебник для втузов. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 640 с.

Плоский двухплатформенный механизм с тремя приводами, включающий три гидроцилиндра с поршнями и штоками, связанными с четырехпарной платформой, и дополнительную платформу, отличающийся тем, что дополнительная платформа шарнирно связана со штоками двух из трех приводных гидроцилиндров через шатуны, а третьим шарниром соединена посредством шатуна с основной платформой.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при механической обработке бесконечной рабочей лентой, установленной на роботе-манипуляторе, для осуществления операций полирования, шлифования, выравнивания и очистки поверхностей деталей, например корпуса реактивного сопла газотурбинного двигателя.

Манипулятор для металлических листов // 2443544

Изобретение относится к манипулятору для металлических листов. .

Z-манипулятор // 2438855

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в высокоточном технологическом оборудовании, например, при обработке изделий лазерным инструментом.

Устройство для извлечения объектов из каналов // 2407632

Изобретение относится к области аварийно-спасательных и ремонтно-восстановительных работ и предназначено для извлечения объектов из узких каналов и расщелин в завалах.

Манипулятор // 2399478

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам, обеспечивающим линейное перемещение рабочего органа по сложному контуру относительно обрабатываемого изделия по двум координатам, и может быть использовано при силомоментной обработке материалов на плоскости.

Робототехнический комплекс для контактной точечной сварки // 2399468

Изобретение относится к робототехническому комплексу для контактной точечной сварки каркаса тепловыделяющей сборки, состоящего из нижней решетки и дистанционирующих решеток, соединенных между собой каналами.

Робот-артикулятор // 2390405

Изобретение относится к робототехнике, в частности к манипуляторам промышленных роботов, использующихся в медицине в качестве автоматических артикуляторов - имитаторов движения нижней челюсти.

Пространственный механизм // 2384398

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к пространственному механизму, имеющему две кинематические цепи, передающие движение от основания к выходному звену.

Манипулятор // 2381891

Позиционный модуль // 2379176

Изобретение относится к робототехнике, а именно к позиционным приводам промышленных роботов, преимущественно гидропневматическим. .

Манипулятор // 2457936

Изобретение относится к подъемным устройствам, а также к демонтажным устройствам, то есть к спускающим устройствам

Притапливаемый роботизированный комплекс для осуществления измерительных и подводно-технических работ // 2468959

Изобретение относится к области роботизированных комплексов для обследования, обслуживания поверхностей гидротехнических и нефтегазопромысловых сооружений в автоматизированном и телеуправляемом режимах

Устройство ориентации образца для нанотехнологического комплекса // 2533075

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в автоматизированных транспортных системах передачи и позиционирования образца в вакууме и контролируемой газовой среде. Устройство содержит средство захвата образца и механизм его перемещения, носитель образца в виде кольца, профилированного по внешней окружности. Средство захвата содержит платформу, две пары роликов, попарно расположенных на противоположных краях платформы и выполненных с элементами взаимодействия с носителем образца, и привод перемещения роликов вдоль горизонтальной оси. Механизм перемещения средства захвата содержит U-образную раму, соединенную с приводом перемещения вдоль вертикальной оси, установленным на основании устройства. U-образная рама своими проушинами охватывает платформу средства захвата образца и на них порознь установлены привод поворота средства захвата вокруг горизонтальной оси и привод вращения одного из роликов. Устройство позволяет выполнять независимые функции ориентации и переворота образца рабочей поверхностью вверх или вниз, функцию механизма межоперационной передачи образца из одной камеры кластера в другую без переворота и ориентации образца. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Робототехническая система // 2535837

Изобретение относится к робототехнике, в частности к манипуляционным системам. Робототехническая система содержит основание, гибкое звено, выполненное в виде набора последовательно расположенных и контактирующих друг с другом сферическими поверхностями дисков, кинематически связанных пропущенным через центральные отверстия дисков центрирующим тросом, натянутым упругим элементом. При этом в дисках по периферии выполнены четыре отверстия, через которые пропущены управляющие тросы, каждый из которых прикреплен к дальнему от основания диску и связанные попарно с приводами, расположенными в основании. Дальний от основания диск является основанием дополнительного гибкого звена, также выполненного в виде набора последовательно расположенных дисков со сферическими поверхностями, при этом их управляемые тросы связаны со своими, расположенными в основании первого гибкого звена, приводами через оболочки, обходящие первое гибкое звено. Робототехническая система может содержать несколько дополнительных гибких звеньев, причем все управляющие приводы расположены в основании первого гибкого звена. Технический результат - увеличение количества степеней подвижности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Манипулятор для прецизионного позиционирования // 2547981

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для автоматизации основных и вспомогательных операций, например, в часовой промышленности или в производстве изделий электронной техники. Манипулятор содержит основание с неподвижным корпусом, в котором установлен с возможностью вращения опорный вал, на одном конце которого размещен датчик контроля его оборотов, а на другом его конце жестко закреплена поворотная платформа. На платформе смонтирован ходовой винт с кареткой, соединенной неподвижно с помощью кронштейна с плитой с возможность ее возвратно-поступательного прямолинейного перемещения по направляющей поворотной платформы. При этом на плите размещен неподвижно верхний корпус с валом вращения, на свободном конце которого закреплен имеющий привод поворота зубчатый сектор с водилом, кинематически связанным с исполнительным звеном, а также снабженным индивидуальным приводом. Изобретение позволит повысить точность позиционирования исполнительного звена относительно технологических мест обработки изделий и расширить зону обслуживания оборудования. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Универсальный общевойсковой экзоскелет // 2552703

Изобретение относится к области военной робототехники и может быть использовано для пропорционального увеличения усилий при движениях военнослужащего, выполняющего боевую задачу, а также в повседневной жизни для перемещения грузов. Экзоскелет содержит каркасную систему, приводы движения, электронную систему управления и аккумуляторный источник питания. Каркасная система состоит из углепластиковой панели, повторяющей форму тыловой части торса человека, и шарнирно соединенных рычагов из углепластиковых труб. При этом приводы движения рычагов каркаса выполнены из твердотельного аэрогеля из углеродных нанотрубок с примесью каучука в виде цилиндров диаметром от 40 до 120 мм с конусным заострением с двух сторон. Приводы прикреплены к рычагам путем защемления конусных концов синтетическими тканевыми лентами, пропитанными эпоксидной смолой и стянутыми стальными заклепками. Изобретение направлено на снижение потребления электроэнергии с одновременным увеличением точности повторения движений элементов экзоскелета, их максимального усилия и запаса времени автономной работы, что обеспечит наиболее эффективное выполнение военнослужащим боевых задач. 2 ил.

Микросистемный космический робот-инспектор (варианты) // 2566454

Изобретение относится к области микроробототехники, в которой основными подвижными элементами конструкции являются устройства микросистемной техники, выполненные по технологиям микрообработки кремния. Робот-инспектор может быть использован при создании систем, предназначенных для инспектирования и ремонта оборудования, находящегося в труднодоступных областях космических аппаратов за счет управляемого перемещения не менее чем в двух направлениях, возможности переноса полезной нагрузки и функционирования в условиях космического пространства. Изобретение обеспечивает возможность передвижения по поверхностям с различной степенью шероховатости и неровности, в том числе преодоление ступенчатых неровностей, устойчивость к жестким температурным условиям эксплуатации, увеличение надежности за счет применения термомеханических актюаторов, устойчивых к многократным изгибам, увеличение скорости передвижения за счет совместного использования разноразмерных исполнительных элементов. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ползающий мобильный робот // 2567944

Изобретение относится к робототехнике и может найти применение в отраслях деятельности, связанных с риском для здоровья или жизни человека, в агрессивных средах, где необходимо применение многофункциональных, дистанционно управляемых робототехнических мобильных устройств. Робот состоит из трех звеньев, соединенных между собой шарнирами и приводимых в движение относительно друг друга при помощи двух электроприводов, и имеет закрепленные на концах звеньев опорные элементы. В качестве электроприводов используются мотор-редукторы вращательного движения, а опорные элементы представлены двумя типами - активными и пассивными. Активные контактные элементы состоят из корпуса, электромагнитного привода и металлического сердечника с закрепленным на нем острием из фрикционного материала. Пассивные контактные элементы состоят из корпуса и свободно вращающегося относительно двух осей сферического шарнира. Изобретение обеспечивает высокие скоростные характеристики, а также высокую проходимость робота в средах с различными типами грунта, в том числе при движении по скользкой поверхности. 3 ил.

Нога шагающего аппарата // 2594316

Изобретение относится к движителям транспортных средств, взаимодействующим с поверхностью дороги, и может применяться на аппаратах, предназначенных для передвижения по пересеченной местности. Нога шагающего аппарата содержит крепежный узел и последовательно сочлененные с ним и между собой посредством шарниров бедро, голень и стопу, имеющие приводы для совершения циклических пространственных движений. Бедро с шарнирами с обеих сторон и приводами выполнено в виде шестистержневого шарнирного механизма со стержнями управляемо изменяемой длины по типу опрокинутой платформы Стюарта, к которой прикреплена верхняя часть голени. Голень ноги выполнена телескопической, например в виде гидравлического цилиндра, а в стопу встроен дальномер. В центре шестистержневого шарнирного механизма размещен телескопический стержень, шарнирно прикрепленный к крепежному узлу и к платформе и снабженный датчиками контроля его длины и угловых положений относительно крепежного узла и платформы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Достигается возможность сгибать и выпрямлять ногу в вертикальной плоскости в любом требуемом направлении без ее предварительного поворота. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для позиционирования исполнительного органа // 2605059

Изобретение относится к станкостроению, а именно к манипуляторам, предназначенным для использования в прецизионных станках и измерительных машинах. Устройство для позиционирования исполнительного органа 6 внутри рабочей зоны 7 содержит базовую раму 1 и платформу 4 для размещения исполнительного органа 6 с рабочей точкой 8. Рама 1 и платформа 4 снабжены шестью шарнирами 2 и 5 соответственно, размещенными попарно в трех вершинах равносторонних треугольников. Устройство содержит шесть стержней 3 переменной длины, каждый из которых одним концом прикреплен к шарниру 2 рамы 1, а другим - к шарниру 5 платформы 4, при этом стержни 3 переменной длины соединяют шарниры платформы 4 из одной вершины с шарнирами базовой рамы 1 из разных вершин. Центр рабочей зоны 7 размещен в местоположении рабочей точки 8 исполнительного органа, при котором минимальна сумма скалярных произведений единичных векторов, совпадающих с линиями, проходящими вдоль стержней 3 переменной длины от центров шарниров 2 на базовой раме 1 к центрам соответствующих шарниров 5 на платформе 4. Технический результат заключается в повышении точности позиционирования исполнительного органа, размещенного на платформе. 1 ил.