Платформенные механизмы, принцип действия, описание известных схем, применение в практике

Идея создания механизма с параллельными ветвями для повышения жесткости системы была предложена и реализована сначала Гафом, а затем Стюартом в 50-х – 60-х г.г. XX века. В частности, платформа Стюарта (рисунок 1.1), спроектированная Steward D. в 1965 г., предназначалась для симуляции летательных аппаратов, а позже нашла применение в металлорежущих станках, авиа-тренажерах, транспортерах и т.д.  Также стало почти традиционным при рассмотрении механизмов с параллельными ветвями – приводить в качестве исходных конструкций, помимо платформы Стюарта, ещё и манипулятор Данилевского (рисунок 1.2), на который Данилевским В.Н. в 1977 было получено авторское свидетельство СССР №558788. [1]

Платформа Стюарта
Платформа Стюарта    

В отличие от платформы Стюарта в манипуляторе Данилевского штоки и корпуса гидроцилиндров попарно соединены между собой в шахматном порядке. Началом отсчета новой эры развития механизмов с параллельными ветвями, эры экстремально больших скоростей и ускорений, принято считать конец 80-х, годы создания робота «Delta».

Манипулятор Данилевского
Манипулятор Данилевского

Обычно, механизм с параллельными ветвями, состоит из движущейся платформы, которая прикрепляется к зафиксированной платформе – базе несколькими соединениями. В большинстве случаев число соединений равно числу степеней свободы. Каждое соединение управляется одним приводом, и все привода могут размещаться на или возле базы. Вследствие того, что внешняя нагрузка на подвижную платформу может разделяться между приводами, механизмы с параллельными ветвями имеют хорошую грузоподъемность.

Число соединительных цепей и число степеней свободы может не равняться шести, число, вид, порядок расположения кинематических пар в цепях может быть различным. Отсюда следует, что механизмы с параллельными ветвями образуют обширный класс.

Механизмы с параллельными ветвями имеют следующие преимущества перед последовательными манипуляторами: более высокая жесткость системы, лучшая грузоподъемность и меньшая инерция. К недостаткам механизмов с параллельными ветвями следует отнести более сложную конструкцию механизма. Также по сравнению с классическими роботами, механизмы с параллельными ветвями имеют худшее соотношение рабочего пространства и габаритов самого робота, а также, зачастую, очень ограниченные углы поворота рабочего органа. Кроме того, в процессе работы механизма возникают так называемые «особые положения», в которых соединения могут пересекаться, что может привести к выходу из строя аппарата. Поэтому, система управления такого манипулятора должна не только обеспечивать требования по быстродействию, перерегулированию и т.п., но и избегать особых положений.

Область применения механизмов с параллельными ветвями очень широка: современные многокоординатные фрезерные и сверлильные станки, симуляторы летательных аппаратов, регулируемые шарнирные фермы, машины для шахт, самописцы и т.д. Масштабируемость механизмов с параллельными ветвями позволяет легко строить на их основе крупногабаритные станки. Высокие скорости и большие ускорения механизмов с параллельными ветвями привлекательны для создания различных промышленных роботов или платформ, например, для телескопов, лазеров, телекоммуникационных антенн или реактивных двигателей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector