多級Delta式并聯臂打造經濟型大尺寸3D打印機
Delta式并聯機械臂,這是一種通過一系列互相連接的平行四邊形來控制目標在X、Y、Z軸上的運動的機械結構,近年來這種機械結構的應用日益廣泛,特別是它具有適應狹小空間,并能在其中有效工作的能力。 這種結構最早是由瑞士洛桑理工學院(EPFL)的Reymond Clavel教授在上世紀80年代發明的。最早的Delta式并聯機械臂主要用來設計一種能以很快速度操作輕小物體的機器人。1987年瑞士Demaurex公司首先購買了delta機器人的知識產權并將其產業化,主要用于巧克力、餅干、面包等食品包裝。 后來由于硬件和軟件工程的發展帶來的技術和制造成本下降,很多創客在設計自己的3D打印機是借鑒了這種Delta并聯式機械臂的特點,于是就出現了如今我們常見的外形接近三角形柱體的Delta式3D打印機。 但是,這種Delta式機械臂原本就被設計為只能在狹小的空間里工作,其應用范圍就受到了限制。為了解決這個問題,近日,獨立的軟件和機電產品開發者 Aad van der Geest在原有的Delta式機械臂的基礎上,開發了一種多級Delta式機械臂(Multi-Delta Robotic Arm),使其活動空間大幅增加,卻沒有增加其重量。
從傳統的Delta式機器人原理出發,van der Geest將多個Delta式機械臂連接起來,并將較重的操作設備連到基座上。在開發了三個從6英寸(約15厘米)到近12英尺(約3.6米)高的原型設備之后,他最終找到了一個能夠制造可攜帶重量的輕量級機械臂的解決方案。 為了使其有效地工作,van der Geest在設備的上方設計了一個包含伸縱機構和執行控制裝置的基座。從這個基座上鄉下延伸出三個帶關節的臂,并連接到一個三角形的平臺上,然后這種結構可反復疊加,直到達到預定的操作高度。
因為實際的致動是由基座與一個負重關節支持系統共同完成的,所以這些機械臂可以采用一些輕質材料制造(例如用3D打印機打印出來),而且這種裝置的移動慣性很小,可以實現很快的加速度和移動速度。此外,這種設計采用了類似橋梁的承重設計,所以這些連接組件能夠在不增加重量的前提下增加剛度和負荷強度。
盡管還沒有公布將這種設計用于什么樣的產品或消費/工業用途,但van der Geest正在嘗試用它制造一臺概念性的3D打印機。而且據中國3D打印網了解,最終的3D打印機設計將具備大尺寸的3D打印能力(比如打印日常的座椅板凳),并且價格與傳統的桌面3D打印機相比也很有競爭力,同時這種3D打印機也不會占據很大的空間。
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