BRPI1101870B1

BRPI1101870B1 - plataforma hexápode compreendendo macacos

Info

Publication number: BRPI1101870B1
Application number: BRPI1101870-4A
Authority: BR
Inventors: Ramzi Sellaouti; Fathi Ben Ouezdou; Fayçal Namoun
Original assignee: Bia
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2020-12-29
Also published as: KR20110113139A; EP2375084B1; US20110247446A1; CN102211748A; ES2419379T3; CN102211748B; US8495927B2; MX2011003783A; RU2561551C2; JP5987246B2; FR2958695A1; BRPI1101870A2; CA2735760C; EP2375084A1; RU2011113524A; KR101766191B1; CA2735760A1; JP2011237029A

Abstract

PLATAFORMA HEXÁPODE E MACACO USADO NA PLATAFORMA HEXÁPODE. A invenção se refere a uma plataforma hexápode e a um macaco que pode ser usado na plataforma hexápode. O macaco (10) compreende um corpo (11), um pistão (12) capaz de um movimento de translação com respeito ao corpo (11) e uma. haste (18). conectada ao pistão (12), para seguir seu movimento de translação e por meio do que o macaco (10) aplica uma carga. De acordo com a invenção, a haste (18) é conectada ao pistão (12) por meio de uma junta esférica (21). A plataforma hexápode compreende seis macacos (10) de acordo com a invenção. Figura 1.

Description

A invenção se refere a uma plataforma hexápode e a um macaco que pode ser usado na plataforma hexápode.

As plataformas hexápodes, também conhecidas como plataformas de Gough-Stewart, são usadas para um posicionamento preciso de objetos no espaço. Elas compreendem uma base fixa e uma placa de topo que pode ser movida com respeito à base. A placa de topo pode se mover com seis graus de liberdade com respeito à base à qual é fixado um objeto, cujas posição e configuração de orientação são para serem controladas. Este tipo de plataforma tem numerosas aplicações. Essas plataformas são encontradas, por exemplo, no posicionamento de peças de trabalho pretendidas para serem usinadas, para o posicionamento de antenas parabólicas ou telescópios, para simuladores de vôo, ou, alternativamente, para a realização de testes sobre como o equipamento se comporta.

Uma plataforma hexápode geralmente compreende seis pernas de comprimento ajustável conectando a placa de topo móvel à base. As pernas são conectadas em pares à placa de topo móvel à base. Os pares alternam, de modo que as duas pernas de um e do mesmo par associado à placa de topo móvel pertençam a dois pares diferentes associados à base. Em plataformas hexápodes conhecidas, cada perna compreende um macaco linear articulado em cada uma de suas extremidades à base e à placa de topo móvel por meio de uma junta esférica com três graus de liberdade de rotação. Um ajuste coordenado do comprimento de cada uma das seis pernas permite que a placa de topo móvel seja movida com seis graus de liberdade.

Durante movimentos da placa de topo móvel, os macacos são todos feitos rodar em torno das juntas esféricas que os conectam à base. Os macacos podem ser macacos hidráulicos ou elétricos. Geralmente, eles são um pouco pesados e portam seu próprio sistema de acionamento com eles. O movimento do macaco considera uma proporção significativa da inércia geral da plataforma. Esta inércia é prejudicial a movimentos muito rápidos desta plataforma.

É um objetivo da invenção reduzir a inércia de uma plataforma hexápode, para tornar mais fácil que a placa de topo móvel efetue movimentos muito rápidos e em larga escala.

Para esta finalidade, o assunto da invenção é um macaco que pode ser usado em uma plataforma hexápode, o macaco compreendendo um corpo, um pistão capaz de um movimento de translação com respeito ao corpo, e uma haste conectada ao pistão para seguir seu movimento de translação e por meio do que o macaco aplica uma carga, caracterizado pelo fato de a haste ser conectada ao pistão por meio de uma junta esférica.

Um outro assunto da invenção é uma plataforma hexápode compreendendo seis macacos de acordo com a invenção, a plataforma compreendendo uma base e uma placa de topo móvel, caracterizada pelo fato de os seis macacos serem fixados à base por seu corpo e serem conectados à placa de topo móvel através de sua segunda junta esférica.

A invenção será mais bem entendida e outras vantagens tornar-se-ão evidentes a partir da leitura da descrição detalhada de uma modalidade, dada a título de exemplo, cuja descrição é ilustrada pelos desenhos anexados, nos quais: a Figura 1 descreve esquematicamente um macaco de acordo com a invenção; a Figura 2 descreve um diagrama cinemático de uma plataforma hexápode de acordo com a invenção; a Figura 3 descreve uma modalidade de exemplo de um macaco, conforme ilustrado esquematicamente na Figura 1; a Figura 4 descreve uma modalidade de exemplo de uma plataforma hexápode, conforme ilustrado esquematicamente na Figura 2.

Por clareza, nas várias figuras, os mesmos elementos portarão as mesmas referências.

A Figura 1 descreve um macaco linear 10 compreendendo um corpo 11 e um pistão 12 capaz de um movimento de translação ao longo de um eixo geométrico longitudinal 13. O pistão 12 é guiado em seu movimento de translação por meio de dois mancais 14 e 15 pertencentes ao corpo 11. No exemplo descrito, o macaco é um macaco hidráulico, mas, obviamente, a invenção pode ser implementada com outras formas de acionamento do macaco, tal como no caso de um macaco elétrico ou pneumático, por exemplo. O macaco 10 é um macaco de ação dupla e compreende duas câmaras 16 e 17 produzidas no corpo 11 e separadas pelo pistão 12. As duas câmaras 16 e 17 são alimentadas com um fluido hidráulico pressurizado. Uma diferença na pressão do fluido hidráulico entre as duas câmaras 16 e 17 permite que o pistão seja feito efetuar um movimento de translação ao longo do eixo geométrico 13. Também é possível empregar a invenção com um macaco de ação única, em que apenas uma câmara é suprida com fluido hidráulico. A outra câmara pode ser substituída por uma mola que permite que o pistão 12 seja retornado para uma posição que é obtida quando a pressão do fluido hidráulico for zero.

O macaco 10 compreende uma haste 18 através da qual o macaco aplica carga. Mais especificamente, a haste 18 compreende duas extremidades 19 e 20. A extremidade 19 é conectada ao pistão 12 e a extremidade 20 se apóia contra um elemento externo ao qual a carga produzida pelo macaco 10 é aplicada. Em um macaco da técnica anterior, a haste 18 é presa ao pistão 12 na extremidade 19. De acordo com a invenção, a haste 18 é conectada ao pistão por meio de uma junta esférica 21 situada na extremidade 19. Esta junta permite à haste 18 um movimento angular com respeito ao eixo geométrico 13.

Pelo uso de um macaco hidráulico, a junta esférica 21 vantajosamente pode ser hidrostática e suprida com um fluido pela derivação de parte do fluido usado para operação do macaco 10. A derivação pode ser feita através de um ou mais canais 22 e 23, cada um deles conectando as câmaras 16 e 17 e a junta esférica 21. Como resultado disto, a pressão do fluido na junta esférica 21 é dependente da pressão do fluido nas câmaras 16 e 17. Assim, quanto mais pesadamente carregado o macaco, maior a pressão em pelo menos uma das câmaras 16 ou 17 e maior o filme hidrostático criado na junta esférica 21.

O macaco 10 pode compreender uma segunda junta esférica 24 situada na segunda extremidade 20 da haste 18. A segunda junta esférica 24 permite que um objeto seja conectado ao macaco 10. A carga aplicada pelo macaco 10 passa através da primeira junta esférica 21, da haste 18 e da segunda junta esférica 24. Vantajosamente, a segunda junta esférica 24 é hidrostática da mesma forma e suprida com um fluido pela derivação de parte do fluido usado para a operação do macaco 10. A derivação pode ser feita por um canal 25 situado no interior da haste 18 e conectando as duas juntas esféricas 21 e 24.

O macaco pode compreender um sensor 26 que detecta a posição do pistão 12 com respeito ao corpo 11 em seu movimento de translação ao longo do eixo geométrico 13. O sensor 26 é do tipo magneto-restritivo, por exemplo. Ele compreende um alojamento 27 preso ao corpo 11 e capaz de emitir uma onda ultra-sônica ao longo de uma barra ferromagnética 28. Um ímã 29 preso ao pistão 12 desliza ao longo da barra 29, conforme o pistão 12 se move, e altera a onda de ultra-som. A medição desta onda no interior do alojamento 27 permite que a posição do pistão 12 seja determinada.

A Figura 2 descreve um diagrama cinemático de uma plataforma hexápode 30 compreendendo uma base 31, uma placa de topo móvel 32 e seis macacos 10 como aqueles descritos em relação à Figura 1. O corpo 11 de cada um dos macacos 10 é fixado à base 31 e as direções dos movimentos de translação dos pistões 12 são representadas por seis setas de ponta dupla 33-1 a 33-6. Devido ao fato de os corpos 11 serem fixados à base 31, as direções 33-1 a 33-6 são fixadas no espaço em um quadro de referência conectado à base 31. As seis hastes 18 e suas juntas esféricas 21 e 24 portam referências sufixadas que correspondem às direções: 18-1 a 18-6 para as hastes, 21-1 a 21-6 para as primeiras juntas esféricas e 24-1 a 24-6 para as segundas juntas esféricas.

A Figura 3 descreve uma modalidade de exemplo de um macaco 10. Esta figura mostra, de novo, o pistão 12, o qual é capaz de um movimento de translação ao longo do eixo geométrico 13 no corpo 11, a haste 18, cujas extremidades portam as juntas esféricas 21 e 24, e uma parte da placa de topo móvel 32. A Figura 3 mostra um membro de controle hidráulico 35 para controle do macaco 10. O membro 35 compreende, por exemplo, uma servoválvula que permite que as duas câmaras 16 e 17 sejam supridas com fluido.

Na técnica anterior, na qual o corpo do macaco é capaz de se mover durante os movimentos da placa de topo móvel, é preferível que um membro de controle como esse seja fixado à base, ao invés de ao corpo do macaco. Isto é assim para a limitação da inércia do corpo com o macaco. Por causa da possibilidade de movimento relativo do membro de controle com respeito ao corpo do macaco, as mangueiras flexíveis têm que ser usadas para o suprimento das câmaras do macaco com fluido hidráulico a partir do membro de controle. A fixação do corpo 11 do macaco 10 à base 31 significa que uma tubulação rígida pode ser adaptada entre o membro 35 e o corpo 11.

Vantajosamente, o membro de controle hidráulico 25 do macaco 10 é fixado ao corpo 11. Devido ao fato de o corpo 11 ser fixado com respeito à base 31, nenhuma inércia adicional é gerada pelo membro 35. Esta fixação ao corpo 11 torna possível reduzir o comprimento da tubulação que conecta o membro 35 e o corpo 11. Isto torna possível reduzir as perdas de pressão nesta tubulação. Esta vantagem se torna importante quando os movimentos da placa de topo móvel 32 precisarem ser rápidos, fazendo com que o fluido hidráulico tenha que se mover rapidamente entre o membro 35 e as câmaras 16 e 17.

O pistão 12 é de formato tubular e compreende uma abertura 36 através da qual a haste 18 pode passar. A abertura 36, por exemplo, é circular em torno do eixo geométrico 13 e seu diâmetro tem que ser grande o bastante para permitir à haste 18 alguma excursão angular em torno do eixo geométrico 13, cuja excursão é compatível com a faixa máxima da placa de topo móvel 32.

A Figura 4 é uma descrição em perspectiva de uma modalidade de exemplo para uma plataforma hexápode 30 como aquela ilustrada esquematicamente na Figura 2. Os seis macacos portam as referências 10-1 a 10-6. Eles são todos idênticos ao macaco 10 descrito aqui acima. Os corpos 11 dos vários macacos são fixados à base 31 em pares por suportes. Mais especificamente, os macacos 10-1 e 10-2 são fixados a um suporte 40, os macacos 10-3 e 10-4 são fixados a um suporte 41 e os macacos 10-5 e 10-6 são fixados a um suporte 42. As hastes 18-1 a 18-6 são conectadas à placa de topo móvel 32 através das juntas esféricas 24-1 a 24-6. Estas juntas esféricas são agrupadas em conjunto em pares. Os pares de juntas esféricas 24-1 a 24-6 se alternam com respeito aos pares de macacos agrupados em conjunto suporte por suporte. Mais especificamente, as juntas esféricas 24-2 e 24-3 formam um primeiro par, as juntas esféricas 24-4 e 24-5 formam um segundo par e as juntas esféricas 24-6 e 24- 1 formam um terceiro par.

A plataforma hexápode 30 compreende reservatórios que atuam como acumuladores de fluido hidráulico. Estes reservatórios contêm um fluido hidráulico à alta pressão ou à baixa pressão. O membro de controle 35 associado a cada macaco 10-1 a 10-6 permite que as câmaras de cada macaco 10-1 a 10-6 sejam conectadas ao fluido à alta pressão ou ao fluido à baixa pressão. Todos esses reservatórios são fixados com respeito à base 31 e, portanto, são fixados com respeito ao corpo 11 de cada um dos macacos 10-1 a 10-6. A plataforma hexápode 30 compreende, por exemplo, um reservatório à baixa pressão 44-1 a 44-6 associado a cada respectivo macaco 10-1 a 10-6 e um reservatório à alta pressão 45, 46 e 47, o qual é comum a dois macacos. Mais especificamente, um reservatório à alta pressão 45 está associado aos macacos 10-1 e 10-2, um reservatório à alta pressão 46 está associado aos macacos 10-3 e 10-4 e um reservatório à alta pressão 47 está associado aos macacos 10-5 e 10-6. Os reservatórios à alta pressão e à baixa pressão podem ser associados aos macacos 10-1 a 10-6 através dos suportes 40 a 42, aos quais os reservatórios são fixados. Uma tubulação rígida conecta os reservatórios aos membros de controle 35 de cada macaco 10-1 a 10-6. Uma unidade hidráulica central pode suprir fluido hidráulico pressurizado aos vários reservatórios. Esta unidade pode ser conectada aos vários suportes 40 a 42.

Claims

1. Plataforma hexápode, que compreende uma base (31), uma placa de topo móvel (32) e seis macacos (10-1 a 10-6), cada um dos macacos (10- 1 a 10-6) compreendendo um corpo (11), um pistão (12) capaz de um movimento de translação com respeito ao corpo (11), e uma haste (18) conectada ao pistão (12) para seguir o movimento de translação do pistão (12)e por meio do que o macaco (10-1 a 10-6) aplica uma carga, caracterizada pelo fato de, para cada um dos macacos (10-1 a 10-6), a haste (18) ser conectada ao pistão (12) por meio de uma junta esférica (21) em uma primeira (19) de suas extremidades (19, 20), e pelo fato de cada um dos macacos (10-1 a 10-6) compreender uma segunda junta esférica (24) situada em uma segunda extremidade (20) da haste (18), e pelo fato de os seis macacos (10-1 a 10-6) serem fixados à base (31) por seu corpo (11) e serem conectados à placa de topo móvel (32) através de sua segunda junta esférica (24-1 a 24-6).

2. Plataforma, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato dos seis macacos (10-1 a 10-6) serem macacos hidráulicos e pelo fato de, para cada um dos macacos (10-1 a 10-6), a junta esférica (21) ser hidrostática e ser suprida com fluido pela derivação de um fluido usado para operação do macaco (10).

3. Plataforma, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de, para cada um dos macacos (10-1 a 10-6), a segunda junta esférica (24) ser hidrostática e ser suprida com fluido pela derivação de um fluido usado para operação do macaco (10).

4. Plataforma, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de, para cada um dos macacos (10-1 a 10-6), o suprimento de fluido para a segunda junta esférica ser transportado por meio de um canal (25) localizado na haste (18) e conectando as duas juntas esféricas (21, 24).

5. Plataforma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de cada um dos macacos (10-1 a 10-6) compreender duas câmaras (16, 17) produzidas no corpo (11) e separadas pelo pistão (12) e pelo fato de, para cada um dos macacos (10-1 a 10-6), um fluido ser derivado através de um ou mais canais (22, 23) conectando cada uma das câmaras (16, 17) e a junta esférica (21).

6. Plataforma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de cada um dos macacos (10-1 a 10-6) compreender um membro de controle hidráulico (35) para controle do macaco (10), e pelo fato do membro (35) ser fixado ao corpo (11) do macaco (10).

7. Plataforma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por compreender suportes (40, 41, 42) fixados à base (31) e aos quais os corpos (11) dos macacos (10-1 a 10-6) são fixados em pares, e reservatórios de acumulação de hidrogênio (44-1 a 44-6, 45, 46 e 47) associados aos macacos (10-1 a 10-6) e fixados aos suportes (40, 41, 42).

8. Plataforma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um sensor (26) que detecta uma posição do pistão (12) em relação ao corpo (11) ao longo de um eixo do corpo.

9. Plataforma, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o sensor (26) é um sensor magneto-restritivo incluindo: um alojamento de sensor (27) fixado ao corpo (11), uma barra ferromagnética (28) se estendendo do 10 alojamento do sensor (27), e um ímã (29) fixado ao pistão (12) e configurado para deslizar em relação à barra ferromagnética (28).