Структурный синтез и анализ механизмов с выходным звеном, совершающим одно поступательное и два вращательных движения

Рассмотрены механизмы параллельной структуры, основой которых является шарнирный плоский параллелограмм с дополнительным звеном, обеспечивающим возможность поддержания точки ввода рабочего инструмента, установленного на выходном звене. С помощью вращательной кинематической пары, сопряженной с основанием, плоскость вращения шарнирного параллелограмма может менять угол наклона. Предлагаемая конструкция обладает большей нагрузочной способностью, чем имеющиеся аналоги, так как вращательная кинематическая пара, сопрягающая шарнирный параллелограмм с основанием, выполнена в виде двух полуосей, а выходное звено расположено между промежуточными звеньями этого параллелограмма. Равенство углов поворота выходного звена и промежуточных звеньев шарнирного параллелограмма обеспечено наличием дополнительных звеньев или ременных передач. Приведены трехмерные модели указанных механизмов, выполнен их структурный синтез в различных модификациях. В зависимости от модификации появляется возможность применения таких механизмов не только в сфере промышленности, включая аддитивные технологии, но и в области медицины при проведении хирургических операций и исследовании свойств плазмы.

Литература

[1] Велиев Е.И., Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. и др. Параллельные и последовательные структуры манипуляторов в роботохирургии. ДАН, 2019, № 2, с. 166–170, doi: https://doi.org/10.31857/S0869-56524852166-170

[2] Велиев Е.И., Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. и др. Разработка и исследование механизмов с постоянной точкой ввода инструмента в рабочую область, предназначенных для хирургических операций и исследования свойств плазмы. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2020, № 6, с. 3–14.

[3] Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А., Филиппов Г.С. Актуальные проблемы машиноведения и пути их решения. Волновые и аддитивные технологии, станкостроение, роботохирургия. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2018, № 5, с. 16–25, doi: https://doi.org/10.31857/S0235711920060103

[4] Глазунов В.А., Глушков П.С., Левин С.В. и др. Манипулятор. Патент РФ 170656. Заявл. 20.06.2016, опубл. 03.05.2017.

[5] Глазунов В.А., Духов А.В. Информатизация разработки механизмов роботов параллельной структуры для медицинских применений. Качество. Инновации. Образование, 2015, т. 2, № 5, с. 52–62.

[6] Краснопольский В.И., Попов А.А., Мананникова Т.Н. и др. Робот-ассистированная хирургия в онкогинекологии. Онкогинекология, 2014, № 3, с. 136–139.

[7] Филиппов Г.С., Глазунов В.А. Перспективы применения механизмов параллельной структуры в аддитивных технологиях изготовления центрального тела сопла турбореактивного двигателя, высокопрецизионных хирургических манипуляциях, зондовой диагностики плазменных потоков. Проблемы машиностроения и автоматизации, 2018, № 3, с. 121–128.

[8] Велиев Е.И., Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. и др. Разработка и решение задачи о положениях механизма параллельно-последовательной структуры для хирургических операций как альтернативы роботу Da Vinci. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 4, с. 3–13.

[9] Angeles J. The qualitative synthesis of parallel manipulators. J. Mech. Des., 2004, vol. 126, no. 4, pp. 617–624, doi: https://doi.org/10.1115/1.1667955

[10] Antonov A.V., Aleshin A.K., Glazunov V.A., et al. Dynamics of a new parallel structure mechanism with motors mounted on the base outside the working area. Proc. 14th Int. Conf. on Electromechanics and Robotics “Zavalishin’s readings”. Springer, 2019, pp. 183–195.

[11] Ceccarelli M. Fundamentals of mechanics of robotic manipulations. Springer, 2004. 312 p.

[12] Gosselin C., Angeles J. The optimum kinematic design of a spherical three-degree-of-freedom parallel manipulator. J. Mech., Trans., and Automation., 1989, vol. 111, no. 2, pp. 202–207, doi: https://doi.org/10.1115/1.3258984

[13] Kong X., Gosselin C. Type synthesis of parallel mechanisms. Springer, 2007. 275 p.

[14] Крайнев А.Ф. Механизмы машин. Функция, структура, действие. Москва, Спектр, 2016. 176 с.

[15] Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Манипуляционные механизмы параллельной структуры и их приложения в современной технике. ДАН, 2014, т. 459, № 4, с. 428–432.