Junta pivotante de péndulo sin guiñada

Tengo un diseño conceptual que he estado evaluando que se puede resumir como un péndulo simple extendido a 3D (es decir, oscilación no limitada al plano xz). Si realmente quiero construir el diseño conceptual, ¿es posible tener un punto de pivote que no permita la rotación sobre el eje de la pierna del péndulo, pero que permita que oscile "libremente" en el espacio 3D?

Una forma más fácil de preguntar probablemente es, si el péndulo está colgando estáticamente, ¿puedo restringir el movimiento para que no haya rotación sobre el eje de la pata (estáticamente coherente con el eje z) y luego, dinámicamente, permitir que oscile "libremente" "en el espacio 3D ?.

Debo enfatizar, estoy buscando una idea de "producto" que permita tal movimiento. Pensé que una junta universal podría funcionar, pero creo que para girar "libremente", la junta debe poder girar alrededor del eje z.

Al final, cuanto más lo pienso, me pregunto si es teóricamente posible. ¿Esto da lugar a la idea del "péndulo elástico", donde un resorte debe estar involucrado?

El enfoque más simple es usar dos articulaciones de un solo eje (bisagras) en línea, 90 grados entre sí. De esa manera, uno proporciona el balanceo del eje X, el otro eje Y, y nada permite la rotación.

Si desea mantener la orientación de la punta ("paralela al piso"), necesitará construcciones de marco, una sola forma de paralelogramo que use cuatro bisagras en las esquinas mantiene la orientación del fondo en relación con el piso. Un prisma rectangular basado en dos paredes de tales gramogramas paralelos, oscilando entre cuatro y ocho (4 es geométricamente suficiente pero 8 proporciona una mayor rigidez) bisagras perpendiculares a las 8 originales (2x4), proporcionará una orientación de retención de oscilación de dos ejes de la parte inferior relativa al piso.

Se pueden hacer juntas universales y de muy baja fricción de 360 ​​grados uniendo dos imanes esféricos.

Si bien la fuerza de contacto está limitada por el tamaño del imán, este tipo de conexión satisface el requisito de movimiento 3D de baja fricción libre. La fuerza de contacto es de aproximadamente 5 kg para un par de esferas magnéticas de tierras raras de 2 cm.

Estas juntas a veces se usan en manipuladores hexagonales, como los cabezales de impresora 3D articulados que se usan en impresoras delta. Obviamente, se requieren piezas mecánicas adicionales.