Проектирование пространственного серийного манипулятора с уравновешиванием силы тяжести

Представлена новая методика проектирования серийного пространственного манипулятора с уравновешиванием силы тяжести. В предлагаемой конструкции гравитационные воздействия системы могут быть полностью компенсированы в любой конфигурации. Уравновешивание по тяжести для манипулятора с n степенями свободы (n-DOF) достигается подвешиванием всего n пружин нулевой свободной длины, при этом каждая пружина индивидуально устанавливается между основным звеном и его смежным вспомогательным звеном. Нет необходимости устанавливать пружину через весь пространственный манипулятор от удалённого звена к опоре, что предотвращает взаимное помеховое воздействие между пружинами и звеньями. Кроме того, поскольку встроенные вспомогательные звенья вдоль основных звеньев формируют ряд пространственных параллелограммов — модулей шарнир (revolute)–шаровой (spherical)–шаровой (spherical)–шарнир (revolute), активные степени свободы системы остаются такими же, как у основного манипулятора, а диапазон движений не ограничивается. В результате n-DOF манипулятор может выполнять общие кинематические функции артикулированного серийного манипулятора. Моделирование в ADAMS 6-DOF уравновешенного по тяжести манипулятора показывает, что статическое равновесие и кинематика системы могут быть успешно обеспечены предложенной методикой.