@ -координатный пространственный механизм

@ -координатный пространственный механизм

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области машиностроения и .может быть использовано в конструкциях промышленны.х роботов. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение системы управления . В механизме, содержащем тяги I, 2, 3, 4, 5 и 6, связанные с основанием 7 и выходным звеном 8 посредством сферических шарниров 9, для достижения этой цели центры шарниров, расположенных на выходном звене, расположены парами на трех взаимно перпендикулярных прямых. Кроме того, центры njapHnpOB оснонания расположены парами на трех прямых, скрещивающихся под прямыми углами. I з.п. ф-лы, 8 ил. (Л 4 со о 00 со со оо CpUf.l

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1303398

А1 (51) 4 В 25 J 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3972164/31-08 (22) 04.11.85 (46) 15.04.87. Бюл. № 14 (71) Институт машиноведения им. А. A. Благонравова (72) К. С. Арзуманян и А. Ш. Колискор (53) 62-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1222538, кл. В 25 J 11/00, 1984. (54) E -КООРДИНАТНЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкцияx промышлеHHыx роботов.

) елью изобретения является повышение быстродействия и упрощение системы управления. В механизме. содержащем тяги 1, 2, 3, 4, 5 и 6, связанные с основанием 7 и выходным звеном 8 посредством сферических шарниров 9, для достижения этой цели центры шарниров, расположенных на выход1гом звене. расположены парами на трсх взаимно перпендикулярных прямых. Кроме того, центры шарниров основания расположены парами на треx прямых, скрещивающихся 110;1, прямыми мглами. з.ll. ф-lbl, 8 ил.

1ЗОЗЗ98 (8) Л).з — Q !6+ ЛХ вЂ” 16, (5) /)Г+

Al" = — AI i AY I;

Л!з = — Qlc + AY (9) (10) (! 1) 40 1з= — y la+ Ьз — ез, (! 2) II I; + "- — I.,;

- 13 з 14 (14) где 1;, I >,...,III -— е)х / 12 у2 (15) 12 — 12 + е 12 (16) 50

15 12 16

I1, 12,...,!6

Изобретение относится к машинострое. нию и может быть использовано в промыш ленных роботах.

Цель изобретения — повышение быстродействия механизма и упрощение системы управления.

На фиг. 1 — 4 изображены кинематические схемы механизма, у которого центры шарниров на выходном звене расположены парами на трех взаимно перпендикулярных прямых, варианты; на фиг. 5 и 6 — кинематические схемы механизма, у которого центры шарниров основания расположены пара ми на трех прямых, скрещивающихся под прямыми углами, варианты; на фиг. 7 8— расчетные схемы.

f-координатный пространственный механизм (фиг. 1 — 6) содержит шесть тяг 1 — 6, связанных с основанием 7 и выходным зве«oì 8 посредством сферических шарниров 9.

Длины тяг 1 — 6 регулируются приводами 10, HàïðHìåð пнcâìо- или гидроцилиндрами.

Тяги 1 — 6, основание 7 и выходное звено 8 при данных (текущих) значениях длин тяг образуют геометрически неизменяемую структуру, а совокупность длин тяг и их расположение однозначно характеризуют расположение выходного звена относительно основания, причем ни одна из этих тяг не может быть из ьята без нарушения работоспособности механизма.

Пусть координаты выходного звейа в системе координат OEYZ в исходном положении равны (фиг. 5):

Х,,=1,, 1,= lc-„ZI,= I,; q»=î; „=О; »=-О, I где II:, — угол между осями Х и Х;

<р„- — угол между осями У и У, <р -- угол между осями Z и Е .

Если требуется переместить выходное звено в пространстве из исходного положения, так, чтобы его координаты получили при ращения лХ, дУ, ь2,Aq>,ду, ь,, длинам тяг даются следующие приращения

)х I F15 1» 1 155+ l, + I »

Zl»= ZI + 1 + + + 1 + 1 1,=, 15+ 1 + + 1 +,! + I-, 1 = Лl, + 1;"+ al»+à! „ +Л1", +аl;

»... з 1 з= 2 5+»--з 15+ . 1 5 + + 1 5 +» — c 5 + + 15

Л16 — Л1,+Л15+Л15+Л1, +Л1, +Л1,, величины коррекции длин соответствующих тяг при перемещении выходного звена из исходного положения вдоль оси Х на величину Х; величины коррекции длин соответствующих тяг при перемещении выходного звена из исходного положения вдоль оси Y на величину QY; величины коррекции длин соответствующих тяг при перемещении выходного звена из исходного положения вдоль оси Z на величину zA,Z.

I," 1,", „,!", — величины коррекции длин соответствующих тяг при повороте выходного звена вокруг оси Х из исходного положения на величину 2 „;

1",, 1z,...,!," — величины коррекции длин соответствующих тяг при повороте выходного звена вокруг оси У из исходного положения на величину Q

Определяют значения слагаемых в формуле (1) для механизма, изоораженного на фиг. 5. Для перемещения выходного звена этого механизма вдоль оси Х на величину ZA,A необходимо (фиг. 7) длины тяг

1 и 2 изменить на величину I;= l»= Х (2)

При этом длины остальных тяг необхо)имо скорректировать на величины, значения которых определяют в явном виде. Величина коррекции длины, например, тяги

8 (фиг. 7) . л !6= Ccl (с = Ccl — 16

Из ACclccле5зет

Cc l = -, (c c I ) 2+ (Cc ) 2=- q, (Х ) - + I

35 zAA I;,"= / I. + »A,Xz — - 1-, — Н1,+ Ах — — 16

Alз = l,*- + AZ - |з; (1 7) AIe = Е зз + AZ — le. IIIII

Для поворота выходного звена механизма вокруг одной из осей Н, У, Z необходимо длины тяг, связывающих центры шарниров, расположенных на прямых, параллельных

1303398

Из QAaiA определяется

Aai= (25) Из дО а, а1, определяется

При

Aai = Аа — а |а= ti — a ia, ; а а1= а1 а= О а — 0 а .

Л1 "= (23) Аналогично: л,1-",-"= 1 + 2(0 Ь)- — 2(0 b) (1 sin @„+ 0 li cosh

l + 2(0 d) — 2(0 d) (1 sin ц,+ 0 (1 сов,) Ii); (33) (34) Л1 = E I 0;! 35) Л1 = Л1- ;=0; (36) — I.к (37) I,;+ 2(0|е) = 2(Oie) (1;, sin @.-+ 0 е cos ip ) 1;: (38) A1g =

1, + 2(0 ()- — 2(Oif) (Ii; sin

Л 3 Л 4 ()- (19) Величина коррекции длины тяги 5; Ц"= El i — Е!= El i — I;,. (20) Из Ååiå следует

Ее —— (21) Длина хорды eei определяется из соотношения:

eei= 2(0 e)sin (22) Из (21) и (22) и (20) определяется

Аналогичные зависимос1и выводятся и для кинематических схем, показанных на фиг. 1 — 4 и 6.

Из формулы (2), (5) — (19), (23), (27) — (39) следует, что при малых перемещениях и малых углах поворота выходного звена, например, при осуществлении сборочных операций в электронной промышленности значениями коррекций длин тяг можно пренебречь. В этом случае для перемещения выходного звена на какое-то расстояние S — +0 вдоль одной из осей декартовой снстемы координат, связанной с основанием, например, оси Х, дается приращение

Величина коррекции длины тяги 1 ,л,1-",-"= — (Аа - Aa) = — (Аа — I i) (24

10 aia, = О ai sin q;„= O a sin q„; (26) О а, = О a i с о «,, (.„= О а co s q „. и подстановке (25) и (26) в (24) получается

Ь1 "= — И +2iO" Ь) — 2(0" hi X

)C (I >-sin q; + О Ь cos <(,) — li) . (27) длинам только двух тяг (тяг 1 и 2). Для Ilo ворота Bblxo;I,noãî звена на какой-то угол " ч:„— О вокр г одной из осей той жс системы координат, например оси Х, необходимо длины двух тяг (тяг 3 и 4) изменить в разные стороны (увеличить или уменьшить) на величину, рассчитанную iio формулам, например, (32) и (33), а остальные длины тяг оставить без изменения.

В остальных случаях механизм работает следующим образом.

Для перемещения выходного звена 8 вдоль одной из осей декартовой системы координат, связанной с основанием 7, на1303398 пример, оси Х, при помощи гидроцилиндров 10 по программе, поступающей от системы управления (не показана), регулируется длина тяг 1 и 2 на величину, равную величине перемещения выходного звена. Значения длин тяг 3 — 6 при этом корректируются на величины, расчитанные по формулам (5) — (8). Для поворота выходного звена

8 вокруг одной из осей декартовой системы координат, связанной с основанием 7, например, оси Х, длины тяг 5 и 6 остаются без изименения, а длины остальных при помощи гидроцилиндров 10 корректируются на величины, рассчитанные по формулам (30) — (34)

Формула изобретения

1. l-Координатный пространственный механизм, содержащий основание и выходное звено, соединенные между собой посредством шарниров шестью тягами изменяемой приводами длины, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения системы управления, центры шарни ров, связывающих тяги с выходным звеном, расположены на трех взаимно перпендикулярных прямых.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что центры шарниров, связывающих тяги с основанием, расгголожены парами на трех прямых, скрещивающихся под прямыми уг1О лами, причем две тяги, связанные одними концами с выходным звеном шарнирами, центры которых расположены на одной из взаимно перпендикулярных прямых, другими концами соответственно связаны с основанием шарнирами, центры которых распо1> ложены на одной из упомянутых скрещивающихся прямых, при этом расстояния между центрами шарниров на основании и на выходном звене для каждой пары этих тяг равны между собой.

1303398

1303398 фр; 7 фиг Е

ВНИИПИ Заказ!257/Г8 Тираж 954 Подписное

Г1ронзводственио-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. !1роектная, 4