RU2777123C1 - Hinged multiple mechanism - Google Patents
Hinged multiple mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777123C1 RU2777123C1 RU2022109369A RU2022109369A RU2777123C1 RU 2777123 C1 RU2777123 C1 RU 2777123C1 RU 2022109369 A RU2022109369 A RU 2022109369A RU 2022109369 A RU2022109369 A RU 2022109369A RU 2777123 C1 RU2777123 C1 RU 2777123C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hinged
- link
- double
- connecting levers
- support base
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 108020001143 ABCD Proteins 0.000 description 1
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шарнирным механизмам параллельной структуры, и может найти применения в роботах и манипуляторах, солнечных панелях и многослойных рефлекторах антенн изменяемой конфигурации.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to hinged mechanisms of a parallel structure, and can be used in robots and manipulators, solar panels and multilayer antenna reflectors of variable configuration.
Известен 26-звенный шарнирный механизм, содержащий два сложных 6-шарнирных звена с 12 сложными сферическими шарнирами и вращательным приводом от шести совместно управляемых приводных двигателей (книга Смелягин А.И. Структура машин, механизмов и конструкции: Учебное пособие. - Москва, ИНФА-М. 2019 г., c. 154, рис. 2.74) - аналог.A 26-link hinge mechanism is known, containing two complex 6-link links with 12 complex spherical joints and a rotational drive from six jointly controlled drive motors (book Smelyagin A.I. Structure of machines, mechanisms and structures: Tutorial. - Moscow, INFA- M. 2019, p. 154, Fig. 2.74) - analogue.
Недостатками известного шарнирного механизма являются сложность конструкции и системы управления шестью приводными двигателями, а также большие габариты механизма.The disadvantages of the known articulated mechanism are the complexity of the design and control system of six drive motors, as well as the large dimensions of the mechanism.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является 12-звенный шарнирный механизм, содержащий три сложных трехшарнирных подвижных рычага и выполненный с приводом от трех совместно управляемых двигателей (книга Вульфсон И.И. и др. «Механика машин». - Москва: Высшая школа. 1996 г., с. 25, рис. 1.15) - прототип.Closest to the proposed invention is a 12-link articulated mechanism containing three complex three-hinged movable levers and made with a drive from three jointly controlled engines (book by Vulfson I.I. et al. "Mechanics of Machines". - Moscow: Higher School. 1996 ., S. 25, Fig. 1.15) - prototype.
Недостатками указанного шарнирного механизма являются сложность конструкции, большие габариты и вес, высокая трудоемкость изготовления и сложность системы согласованного управления тремя приводными двигателями для перемещения всего одного рабочего органа.The disadvantages of this hinged mechanism are the complexity of the design, large dimensions and weight, high labor intensity of manufacturing and the complexity of the coordinated control system of three drive motors to move just one working body.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в упрощении конструкции, снижении габаритов и веса шарнирного механизма вместе с его приводом, а также снижение трудоемкости его управления.The invention is based on a technical problem, which consists in simplifying the design, reducing the dimensions and weight of the hinged mechanism along with its drive, as well as reducing the complexity of its control.
Получение технического результата достигается за счет того, что замкнутая кинематическая цепь механизма выполнена в виде шарнирного многозвенника, стороны которого выполнены в виде двухшарнирных звеньев, например, одинаковой длины, которые подвижно соединены между собой посредством одноподвижных вращательных кинематических пар с параллельными осями вращения и образуют расположенные по периметру упомянутого шарнирного многозвенника вершины, которые кинематически связаны между собой, а также с опорным основанием и со входным звеном через двухшарнирные соединительные рычаги.Obtaining a technical result is achieved due to the fact that the closed kinematic chain of the mechanism is made in the form of a hinged multi-link, the sides of which are made in the form of double-hinged links, for example, of the same length, which are movably connected to each other by means of single-moving rotational kinematic pairs with parallel axes of rotation and form located along the perimeter of said hinged multi-link vertices, which are kinematically connected to each other, as well as to the support base and to the input link through double-hinged connecting levers.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6, фиг.7, фиг.8, фиг.9, фиг.10, фиг.11, фиг.12 и фиг.13.The invention is illustrated by drawings in figure 1, figure 2, figure 3, figure 4, figure 5, figure 6, figure 7, figure 8, figure 9, figure 10, figure 11, figure .12 and Fig.13.
На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного восьмизвенника O1ABCDEMO2, составленного из восьми двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8, а вершины O1, A, B, C, D, E, M и O2 (μ = 8) восьмизвеника O1ABCDEMO2 попарно кинематически связаны между собой через четыре установленных внутри этого восьмизвенника O1ABCDEMO2 двухшарнирных соединительных рычагов 9, 10, 11 и 12 (nx = 4) для образования 12-звенного шарнирного механизма с одной степенью свободы (W = 1). в котором все вершины O1, А, В, С, D, Е, M, O2 выполнены в виде восьми двойных цилиндрических шарниров, а входное звено 1 установлено на опорном основании 8.Figure 1 shows a General view of the proposed hinged multi-vertex mechanism, in which a closed kinematic chain is made in the form of a hinged eight-link O 1 ABCDEMO 2 , composed of eight double-hinged
На фиг.2 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного десятизвенника O1ABCDEFGHO2 составленного из десяти двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10, а вершины O1, A, B, C, D, E, F, G, Н и О2 (μ = 10) десятизвенника O1ABCDEFGHO2 попарно кинематически связаны между собой через шесть двухшарнирных соединительных рычагов 11, 12, 13, 14, 15 и 16 (nx = 6), установленных внутри этого десятизвенника O1ABCDEFGHO2 для образования 16-звенного шарнирного механизма, выполненного с одной степенью свободы (W = 1) и входным звеном 1, в котором восемь вершин O1, A, B, D, E, F, G и O2 выполнены в виде двойных цилиндрических шарниров, другие две вершины С и H выполнены в виде тройных цилиндрических шарниров, а входное звено 1 установлено на опорном основании 10.Figure 2 shows an embodiment of a hinged multi-vertex mechanism, in which a closed kinematic chain is made in the form of a hinged ten-link O 1 ABCDEFGHO 2 composed of ten double-hinged
На фиг.3 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма манипулятора с тремя степенями свободы (W = 3), в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде выходного шарнирного трехзвенника ABC с вершинами А, В и С (числом μ = 3), составленного из трех двухшарнирных звеньев 1, 2 и 3, к которым подвижно присоединены двухшарнирные соединительные рычаги 4, 5 и 6 числом пх = μ = 3, концы которых изогнуты в параллельных между собой плоскостях и выполнены с отверстиями для параллельной установки в них осей цилиндрических шарниров А, В, С, O4, O5 и O6. Опорное основание 10 содержит 3 опорных шарнира О1, О2 и О3, с которыми связаны три входных звена, 7, 8 и 9, а выходной шарнирный трехзвеник ABC выполнен с возможностью закрепления на нем разных рабочих органов 11, 12 и 13.Figure 3 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism of the manipulator with three degrees of freedom (W = 3), in which the closed kinematic chain is made in the form of an output hinged three-link ABC with vertices A, B and C (number μ = 3), composed of three double-
На фиг.4 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного четырехзвенника ABCD с числом вершин А, В, С и D, равным μ = 4, образованных сборкой из четырех двухшарнирных звеньев 1, 2, 3 и 4, а также из пх = μ = 4 двухшарнирных соединительных рычагов 5, 6, 7 и 8. Опорное основание 9 содержит 4 опорных шарнира О1, O2, O3, O4 и два входных звена 10 и 11. Механизм имеет две степени свободы (W = 2) и является одинадцатизвенным с двумя приводными вращательными двигателями.Figure 4 shows an embodiment of a hinged multi-vertex mechanism, in which a closed kinematic chain is made in the form of a hinged four-link ABCD with the number of vertices A, B, C and D equal to μ = 4, formed by an assembly of four double-hinged
На фиг.3 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного шестизвенника ABCDEF, вершины которого А, В, С, D, Е и F (μ = 6) в виде пяти двойных B, C, D, E, F и одного тройного А многократных цилиндрических шарниров, кинематически связаны с шестью двухшарнирными соединительными рычагами 7, 8, 9, 10, 11, 12 (nx = μ = 6), где рычаг 12 установлен внутри шестизвенника ABCDEF между его вершинами А и D. Другие пять рычагов 7, 8, 9, 10 и 11 установлены снаружи по периметру шестизвенника ABCDEF и подвижно соединены с опорным основанием 13 и установленным на нем входным звеном 14 четырнадцатизвенного механизма с шестизвенником ABCDEF, составленным из 6 двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Механизм имеет одну степень свободы (W = 1). Рычаги 8, 9, 10 и 11 образуют два шарнирных параллелограмма О2ВСО3 и O4EFO5, соединенных между собой через шарнирный шестизвенник ABCDEF.Figure 3 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism, in which the closed kinematic chain is made in the form of a hinged six-link ABCDEF, the vertices of which are A, B, C, D, E and F (μ = 6) in the form of five double B, C, D , E, F and one triple A of multiple cylindrical hinges, are kinematically connected with six two-hinged connecting
На фиг.6 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором шарнирный шестизвенник ABCDEF составлен из шести двухшарнирных звеньев (nx = 6) 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Внутри этого шестизвенника ABCDEF между его вершинами соответственно В и Е,С и F установлено два двухшарнирных соединительных рычага 7 и 8, которые образуют с этими вершинами два двойных и два тройных многократных цилиндрических шарнира B, C, E и F. Другие четыре двухшарнирных соединительных рычага 9, 10, 11 и 12 установлены снаружи по периметру шестизвенника ABCDEF и подвижно соединены с четырехшарнирным опорным основанием 13 и установленным на нем входным звеном 14 для образования четырнадцатизвенного одноподвижного шарнирного механизма (W = 1) с четырмя двойными А, В, С, D и двумя тройными Е и F многократными цилиндрическими шарнирами. Число рычагов 7, 8, 9, 10, 11 и 12 равно числу вершин А, В, С, Д, Е и F (nx = μ = 6).Figure 6 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism, in which the hinged six-link ABCDEF is composed of six double-hinged links (n x = 6) 1, 2, 3, 4, 5 and 6. Inside this six-link ABCDEF between its vertices, respectively, B and E ,C and F, two double-jointed connecting
На фиг.7 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма с W = 1, в котором замкнутая кинематическая цепь содержит шестизвенник ABCDEF, составленный из двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5 и 6, внутри которого посредством двух двойных A, D и четырех тройных В, С, Е и F многократных цилиндрических шарниров установлены три двухшарнирных соединительных рычага 7, 8 и 9. Другие три двухшарнирных соединительных рычага 10, 11 и 12 установлены снаружи по периметру шестизвенника ABCDEF и подвижно соединены через опорные шарниры O1, O2 и O3 с опорным основанием 13 и установленным на нем входным звеном 14 с входным шарниром 04 для образования 14-звенного шарнирного механизма с трехшарнирным опорным основанием 13.Figure 7 shows an embodiment of a hinged multi-vertex mechanism with W = 1, in which a closed kinematic chain contains a six-link ABCDEF, composed of two-
На фиг.8 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного пятизвенника ABCDE, составленного из пяти двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5 и включает пять двухшарнирных соединительных рычагов 6, 7, 8, 9 и 10, общее число которых nx равно числу вершин μ этого пятизвенника А, В, С, D и Е, где nx = μ = 5.Figure 8 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism, in which the closed kinematic chain is made in the form of a hinged five-link ABCDE, composed of five double-hinged
Двухшарнирные соединительные рычаги 6, 7, 8, 9 и 10 расположены по всему периметру шарнирного пятизвенника ABCDE и подвижно присоединены одним концом к вершинам A, B, C, D и E этого пятизвенника посредством двойных цилиндрических шарниров, а другим концом подвижно присоединены к опорному основанию 11 или к установленному на опорном основании 11 входному звену 12 для образования двенадцатизвенного рычажного механизма с одной степенью свободы W = 1.Double-hinged connecting
На фиг.9 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного шестизвенника ABCDEF, составленного из шести двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, 6 и включает шесть двухшарнирных соединительных рычагов 7, 8, 9, 10, 11 и 12, общее число nx которых равно числу μ вершин А, В, С, D, Е и F этого шестизвенника, где nx = μ = 6.Figure 9 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism, in which the closed kinematic chain is made in the form of a hinged six-link ABCDEF, composed of six double-hinged
Двухшарнирные соединительные рычаги 7, 8, 9, 10, 11 и 12 расположены по всему периметру шарнирного шестизвенника ABCDEF и подвижно присоединены одним концом к вершинам А, В, С, D, Е и F посредством двойных цилиндрических шарниров, а другим концом подвижно присоединены к опорному основанию 13 или к установленному на опорном основании 13 входному звену 14 для образования четырнадцатизвенного рычажного механизма с одной степенью свободы W = 1.Double-hinged connecting
На фиг.10 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного семизвенника ABCDEFG, составленного из семи двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7 и включает семь двухшарнирных соединительных рычагов 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14, число которых nx = 7 равно числу μ вершин А, В, С, D, Е, F и G этого семизвенника, где nx = μ = 7. Механизм имеет одну степень свободы (W = 1). выполнен со входным звеном 15 и представляет шестнадцатизвенную одноподвижную замкнутую структуру.Figure 10 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism, in which the closed kinematic chain is made in the form of a hinged seven-link ABCDEFG, composed of seven double-hinged
На фиг 11 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного восьмизвенника ABCDEFGH, составленного из восьми двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 и включает восемь двухшарнирных соединительных рычагов 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16, число которых nx = 8 равно числу μ вершин А, В, С, D, Е, F, G и Н этого восьмизвенника. где nx = μ = 8. Механизм имеет одну степень свободы (W = 1), выполнен со входным звеном 17 и представляет 18-звенную одноподвижную замкнутую структуру.Figure 11 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism, in which the closed kinematic chain is made in the form of a hinged eight-link ABCDEFGH, composed of eight double-hinged
На фиг.12 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного девятизвенника ABCDEFGHN с присоединенными к нему 9-ю двухшарными соединительными рычагами 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18, число которых nx = 9 равно числу μ вершин А, В, С, D, Е, F, G, Н и N этого девятизвенника, где nx = μ = 9. Механизм имеет одну степень свободы (W = 1), выполнен со входным звеном 19 и представляет 20-звенную одноподвижную замкнутую структуру. Шарнирный девятизвенник ABCDEFGHN составлен из девяти двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9.Figure 12 shows a variant of the hinged multi-vertex mechanism, in which the closed kinematic chain is made in the form of a hinged nine-link ABCDEFGHN with 9 double-
На фиг.13 представлен вариант выполнения шарнирного многовершинного механизма, в котором замкнутая кинематическая цепь выполнена в виде шарнирного десятизвенника А, В, С, D, Е, F, G, H, N и Q, составленного из десяти двухшарнирных звеньев 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 и включает десять двухшарнирных соединительных рычагов 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 20, число которых nx = 10 равно числу μ вершин А, В, С, D, Е, F, G, H, N и Q этого десятизвенника. где nx = μ = 10. Механизм имеет одну степень свободы (W = 1), выполнен со входным звеном 21 и представляет 22-звенную одноподвижную замкнутую структуру.Figure 13 shows an embodiment of a hinged multi-vertex mechanism, in which a closed kinematic chain is made in the form of a hinged ten-link A, B, C, D, E, F, G, H, N and Q, composed of ten double-hinged
Работа представленного шарнирного многовершинного механизма заключается в следующем и подтверждена на действующих физических моделях механизмов с W ≥ 1 на фиг. 1-13.The operation of the presented hinged multi-vertex mechanism is as follows and is confirmed on the existing physical models of mechanisms with W ≥ 1 in Fig. 1-13.
Задаваемое вращение входного звена шарнирного механизма (обозначенное стрелкой на фиг.1-13) преобразуется в замкнутый кинематической цепи в различное движение разнообразных рабочих органов, которые могут быть закреплены на любом из остальных звеньев этой замкнутой кинематической цепи. Все представленные на фиг.1 - фиг.13 разнообразные варианты выполнения шарнирных многовершинных механизмов от W = 1 до W = 3 и до 22-звенных содержат только простые в изготовлении и сборке двухшарнирных звенья, соединяемые простыми цилиндрическими шарнирами с параллельными осями вращения соединяемых звеньев, выполненными на основе одноподвижных вращательных кинематических пар. надежно работающих без заклинивания в любых условиях их эксплуатации. Все представленные на фиг.1-13 шарнирные многовершинные варианты механизмов имеют число степеней свободы W ≥ 1. равное числу указанных круговыми стрелками входных звеньев, которые реализуются в этих механизмах за счет простой системы управления приводом одного из приводных вращательных двигателей.The given rotation of the input link of the hinged mechanism (indicated by an arrow in Fig.1-13) is converted into a closed kinematic chain into a different movement of various working bodies that can be fixed on any of the other links of this closed kinematic chain. All presented in Fig.1 - Fig.13 various options for the execution of hinged multi-vertex mechanisms from W = 1 to W = 3 and up to 22-link contain only simple to manufacture and assemble double-hinged links connected by simple cylindrical hinges with parallel axes of rotation of the connected links, made on the basis of single-moving rotational kinematic pairs. reliably working without jamming in any conditions of their operation. All presented in figure 1-13 hinged multi-vertex versions of the mechanisms have the number of degrees of freedom W ≥ 1. equal to the number indicated by the circular arrows of the input links that are implemented in these mechanisms due to a simple drive control system of one of the rotary drive motors.
Достигаемый в предлагаемом шарнирном многовершинном механизме положительный эффект заключается в упрощении конструкции, снижении его габаритов, веса, трудоемкости и стоимости изготовления, а также упрощении системы управления его приводом запуска только одного вращательного двигателя.The positive effect achieved in the proposed hinged multi-vertex mechanism consists in simplifying the design, reducing its dimensions, weight, labor intensity and manufacturing cost, as well as simplifying the control system for its drive to start only one rotary engine.
Claims (10)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2777123C1 true RU2777123C1 (en) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4025653B2 (en) * | 2003-01-24 | 2007-12-26 | 松下電器産業株式会社 | Fixing belt, magnetic roller, and image forming apparatus |
| RU2390673C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Leverage |
| RU2753064C1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-08-11 | Владимир Иванович Пожбелко | Pivot mechanism |
| RU2765387C1 (en) * | 2021-08-19 | 2022-01-28 | Владимир Иванович Пожбелко | Mechanism of floating articulate parallelogram |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4025653B2 (en) * | 2003-01-24 | 2007-12-26 | 松下電器産業株式会社 | Fixing belt, magnetic roller, and image forming apparatus |
| RU2390673C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Leverage |
| RU2753064C1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-08-11 | Владимир Иванович Пожбелко | Pivot mechanism |
| RU2765387C1 (en) * | 2021-08-19 | 2022-01-28 | Владимир Иванович Пожбелко | Mechanism of floating articulate parallelogram |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109848975B (en) | Rope-driven series-parallel hybrid mechanism heavy-load mechanical arm | |
| US4507043A (en) | Counterbalance robot arm | |
| RU2722165C1 (en) | Spatial platform vip-manipulator | |
| RU2729690C1 (en) | Hinged clamping device | |
| RU2777123C1 (en) | Hinged multiple mechanism | |
| RU2730345C1 (en) | Spherical v-manipulator | |
| RU2765030C1 (en) | Folding joint manipulator | |
| RU2758377C1 (en) | Spatial manipulator | |
| RU2751777C1 (en) | Multi-circuit hinge mechanism | |
| RU2403141C2 (en) | Spatial mechanism | |
| RU2821637C1 (en) | Folding symmetrical manipulator mechanism | |
| RU2751781C1 (en) | Platform docking manipulator | |
| RU2753064C1 (en) | Pivot mechanism | |
| JP6730314B2 (en) | Robot arm mechanism | |
| CN113799164B (en) | Clamping jaw of bionic robot | |
| RU2804700C1 (en) | Folding multi-arm robot manipulator | |
| RU2774278C1 (en) | Spherical platform folding arm | |
| RU2759552C1 (en) | Spatial platform folding manipulator | |
| RU2758385C1 (en) | Circular spatial spherical manipulator | |
| SU1414981A1 (en) | Spatial mechanism with periodically adjoining rest periods | |
| RU182801U1 (en) | MANIPULATOR WITH FIVE DEGREES OF FREEDOM | |
| RU2773552C1 (en) | Parallel structure mechanism with six degrees of freedom | |
| RU2751779C1 (en) | Copying manipulator | |
| RU2765386C1 (en) | Articulated mechanism of variable structure | |
| RU205104U1 (en) | Manipulation spatial mechanism |