Исследование пространственного механизма параллельной структуры

Богачева С.Ю.

Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), Москва

Ключевые слова: пространственный механизм, манипулятор параллельной структуры, кинематическая цепь, выходное звено, подвижная платформа, задача положений, точность.

Аннотация. В исследовании ставятся задачи структурного и кинематического анализа. Механизмы параллельной структуры – это механизмы, содержащие основание и выходное звено, связанные между двумя и более кинематическими цепями. На подвижном выходном звене располагается рабочий орган манипулятора – схват. Эти механизмы находят применение в промышленных устройствах. Повышенные показатели жесткости и точности определяют использование данных манипуляторов в различных областях промышленности, медицине и других сферах, где требуется надежность, динамическая и позиционная точность и качество работы. Исследования механизмов строится на общих методах теории механизмов и машин, теоретической механики, теории управления. В настоящее время методы исследования параллельных механизмов включают численные, аналитические и геометрические методы. Рассматривается модернизированный пространственный механизм параллельной структуры с шестью степенями свободы. Выходное звено с рабочим органом соединено с приводами посредством трех кинематических цепей, движение которых можно реализовать разными способами для требуемого управления рабочим органом. Для определения точности позиционирования механизма выполнен его структурный анализ и решена прямая задачи кинематики. Практическая значимость заключается в использовании полученных аналитических зависимостей для управления выходным звеном, уточненной оценки точности позиционирования пространственного манипулятора.

Investigation of the spatial mechanism of parallel structure

Bogacheva S.Yu.

Kosygin State University of Russia (Technologies. Design. Art), Moscow

Keywords: spatial mechanism, parallel structure manipulator, kinematic chain, output link, movable platform, position task, accuracy.

Abstract. This study focuses on structural and kinematic analysis. Parallel mechanisms consist of a fixed base and a moving platform interconnected by two or more kinematic chains. The manipulator's end-effector – a gripper – is mounted on the moving platform. These mechanisms are employed in industrial equipment. Their enhanced stiffness and accuracy make them suitable for applications across diverse industrial sectors, medical fields, and other domains requiring reliability, dynamic and positional accuracy, and high operational performance. Research on such mechanisms is grounded in the general methodologies of the Theory of Mechanisms and Machines, theoretical mechanics, and control theory. Current research approaches for parallel mechanisms encompass numerical, analytical, and geometric methods. This paper examines a modified spatial parallel mechanism with six degrees of freedom. The moving platform, equipped with the end-effector, is connected to the actuators via three kinematic chains; the actuation of these chains can be configured in various ways to achieve the desired control of the end-effector. To assess the mechanism's positioning accuracy, structural analysis was conducted and the forward kinematics problem was solved. The practical significance of this work lies in utilizing the derived analytical relationships for controlling the moving platform and for obtaining a refined assessment of the spatial manipulator's positioning accuracy.