Пятизвенная навеска - Five-bar linkage

Пятизвенный механизм с двумя входными углами тета 1 и тета 2
Пятизвенный механизм с зубчатой ​​передачей, где два диска представляют собой зацепляющие шестерни, закрепленные на своих соответствующих звеньях.
Пятизвенный механизм 2 DOF с двумя входными углами тета 1 и тета 2 и зубчатым механизмом, где два диска представляют собой зацепляющие шестерни, которые прикреплены к своим соответствующим звеньям

А пятизвенная связь это две степени свободы механизм который состоит из пяти звеньев, соединенных в замкнутую цепь. Все звенья соединены между собой пятью шарнирами, последовательно образующими петлю. Одно из звеньев - земля или база.[1] Эта конфигурация также называется пантографом,[2][3] однако его не следует путать с копированием параллелограмма. пантограф.

Связь может быть механизмом с одной степенью свободы, если две шестерни прикреплены к двум звеньям и входят в зацепление, образуя пятизвенный зубчатый механизм.[1]

Анимация поворота угла пятизвенного механизма над его рабочим пространством, сделанная в MATLAB. Красная стрелка указывает направление скорости рабочего органа из-за ввода скорости вращения левого двигателя, а его длина пропорциональна его скорости.

Роботизированная конфигурация

Когда управляемые двигатели приводят в действие связь, вся система (механизм и его приводы) становится роботом.[4] Обычно это делается путем размещения двух Серводвигатели (для управления двумя степенями свободы) в соединениях A и B, контролируя угол звеньев L2 и L5. L1 - заземленное звено. В этой конфигурации контролируемая конечная точка или рабочий орган - это точка D, где цель состоит в том, чтобы контролировать ее координаты x и y в плоскости, в которой находится соединение. Эта роботизированная конфигурация представляет собой параллельный манипулятор. Это робот параллельной конфигурации, так как он состоит из двух управляемых Серийные манипуляторы подключен к конечной точке.

В отличие от Серийный манипулятор, эта конфигурация имеет то преимущество, что оба двигателя заземлены по базовой линии. Поскольку двигатель может быть довольно массивным, это значительно снижает общую момент инерции связи и улучшает управляемость задним ходом для приложений с тактильной обратной связью. С другой стороны, рабочее пространство, достигаемое конечной точкой, обычно значительно меньше, чем у последовательного манипулятора.

Эллипсы скорости пятизвенного робота.

Кинематика и динамика

Оба вперед и обратная кинематика этой конфигурации робота можно найти в уравнениях в замкнутой форме через геометрические соотношения. Кэмпион и Хейворд использовали разные методы поиска обоих.[2] Динамическое моделирование этой роботизированной конфигурации было выполнено Халилом и Абу Сейфом,[5] формирование уравнения движения соотнесение крутящих моментов, приложенных к двигателю, с углами в шарнирах. Модель предполагает, что все звенья жесткие с центром тяжести в их центрах и нулевой жесткостью на всех соединениях.

Приложения

Эта роботизированная связь используется во многих различных областях, от протезирования до тактильной обратной связи. Эта конструкция была исследована в нескольких устройствах тактильной обратной связи для общей силовой обратной связи.[3][2] Он также использовался в игрушке для автоматического рисования WeDraw.[6] Роман Рулевой механизм типа Аккермана дизайн Zhao et. al. использовал пятизвенную связь вместо обычной четырехзвенной связи.[7] А протез голеностопная стопа от Dong et. al. использовал зубчатый пружинный механизм с пятью стержнями для имитации жесткости и демпфирования реальной стопы.[1]


Рекомендации

  1. ^ а б c Донг, Дианбиао и др. «Разработка и оптимизация механического протеза голеностопного сустава с использованием пятизвенного пружинного механизма с зубчатой ​​передачей». Международный журнал передовых робототехнических систем 14.3 (2017): 1729881417704545. стр. 3.
  2. ^ а б c Кэмпион, Джанни. "Пантограф Mk-II: тактильный инструмент. «Синтез трехмерных тактильных текстур: геометрия, управление и психофизика. Спрингер, Лондон, 2005. 45-58.
  3. ^ а б Ага, Сиян. «Пантографическое тактильное устройство с 2 степенями свободы для общеобразовательных целей». Совместная тактика и робототехника в медицинской лаборатории Стэнфордского университета. Получено 1 июня 2020.
  4. ^ Он, Донг; Чжихонг Сунь; и W. J. Zhang. "Заметка об обратной кинематике гибридных исполнительных роботов для задач проектирования пути ". Международный конгресс и выставка машиностроения ASME 2011. Цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков, 2011 г.
  5. ^ Халил, Ислам. «Моделирование тактильного устройства пантографа» (PDF). Лаборатория медицинской микро- и нано-робототехники (MNRLab), Департамент мехатроники, Немецкий университет в Каире. Получено 1 июня 2020.
  6. ^ р-темы. «Лучший робот для детей». Wedrawrobot. Получено 1 июня 2020.
  7. ^ Чжао, Цзин-Шань и Лю, Чжи-Цзин и Дай, Цзянь. (2013). "Конструкция рулевого механизма типа Ackermann ". Журнал машиностроительной науки. 227. 10.1177/0954406213475980.