具有弧形移動副的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機器人領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種具有弧形移動副的一移動三轉(zhuǎn)動(1T3R)四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機構(gòu)通常由動平臺和固定平臺通過多條支鏈聯(lián)結(jié)而成，較串聯(lián)機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度、承載能力強、累積誤差小等優(yōu)點，故得到廣泛的工程實際應(yīng)用中。
[0003]現(xiàn)有大多數(shù)四自由度并聯(lián)機構(gòu)不具有解耦特征，控制較為復(fù)雜，較難滿足工程實際應(yīng)用要求；目前大多數(shù)四自由度并聯(lián)機構(gòu)均具有5條鏈，這不僅限制了動平臺的工作空間，而且增加材料，使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜?，F(xiàn)有大多數(shù)四自由度并聯(lián)機構(gòu)的特征并非解耦機構(gòu)，這增加了控制難度。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN101716764A，公開(公告)日，2010.06.02，公開了一種適用于減振的四自由度冗余驅(qū)動混聯(lián)機構(gòu)，該機構(gòu)由定平臺，中間平臺、動平臺、六個主動支鏈和一個被動支鏈構(gòu)成。中間平臺通過三個結(jié)構(gòu)相同的分支與定平臺相連，每個分支中含有一個固定于定平臺上的傾斜放置的可伸縮桿作為驅(qū)動副，驅(qū)動桿的另一端通過萬向鉸與一根定長桿相連，而定長桿通過另一個萬向鉸與中間平臺相連，且兩個萬向鉸的內(nèi)軸線和外軸線分別相互平行；中間平臺與動平臺之間通過三個結(jié)構(gòu)相同分支連接，每個分支含有一個作為驅(qū)動副的可伸縮連桿，連桿一端用萬向鉸與中間平臺相連，另一端通過球鉸與動平臺相連；動平臺與中間平臺的中心通過含有一個萬向鉸的被動支鏈相連。但該技術(shù)為冗余驅(qū)動，要求驅(qū)動電機多于平臺自由度，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不便于控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種具有弧形移動副的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有轉(zhuǎn)動移動完全解耦的特點，并且本發(fā)明具有支鏈少，結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配，機構(gòu)性能高，易于控制。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明包括:包括:動平臺、基座以及三條支鏈，其中:支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，且至少兩條支鏈與基座二維活動連接，所述的三條支鏈均為依次串聯(lián)的直線移動副和弧形移動副或直連桿和弧形移動副，使得動平臺作二維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。
[0008]所述的活動連接是指:
[0009]a)兩條支鏈與基座二維活動連接，一條支鏈與基座一維活動連接，或者是
[0010]b)三條支鏈均與基座二維活動連接。
[0011]所述的弧形移動副的兩端分別與動平臺以及直線移動副的一端轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，直線移動副或直連桿的另一端與基座二維活動連接。
[0012]所述的支鏈均通過轉(zhuǎn)動副或直線移動副驅(qū)動。
技術(shù)效果
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大幅度減少支鏈的數(shù)量，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝配容易，剛度好，機構(gòu)運動靈活，動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征完全解親。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例1結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為實施例2結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖中:1為基座、2、3為直連桿、4、5為弧形桿、6為動平臺、LI?L3為支鏈、PR為弧形移動副、Pl?P3為直線移動副、Rll?R31為轉(zhuǎn)動副。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0018]如圖1所示，本實施例包括:動平臺6、基座I以及三條支鏈LI?L3，其中:支鏈LI?L3的一端均與基座I活動連接，另一端與動平臺6轉(zhuǎn)動連接，使得動平臺6作二維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。
[0019]本實施例中三條支鏈均與基座二維活動連接，該三條支鏈均包括:依次串聯(lián)的弧形移動副PR以及直連桿3，其中:弧形移動副PR的兩端分別與動平臺6以及直連桿3的一端轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副R11/R21/R31以及R12/R22/R32，直連桿3的另一端與基座I活動連接。
[0020]所述的弧形移動副PR與直連桿3轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副R11/R21/R31的軸線與直連桿3的軸線重合，每一條支鏈上的轉(zhuǎn)動副的軸線均相交于一點O，即三條支鏈LI?L3上的6個轉(zhuǎn)動副的運動圓心匯聚于一點。
[0021]所述的弧形移動副PR包括相互滑動連接的下弧形桿4和上弧形桿5。
[0022]所述的支鏈LI?L3均通過弧形移動副或直線移動副驅(qū)動。
[0023]所述的基座I上設(shè)有三對移動副組合，該移動副組合與支鏈LI?L3的一端相連從而實現(xiàn)活動連接。
[0024]所述的移動副組合由兩個垂直相連的移動副組成。
[0025]本裝置中，所述的動平臺的三維轉(zhuǎn)動特征僅與弧形移動副PR驅(qū)動有關(guān)，而與移動副Pl驅(qū)動無關(guān)；點O的二維移動特征僅與移動副Pl驅(qū)動有關(guān)，而與弧形移動副PR驅(qū)動無關(guān)；動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有完全解耦的優(yōu)點。
實施例2
[0026]如圖2所示，本實施例與實施例1相比，三條支鏈中的兩條與基座二維活動連接，一條支鏈與基座一維活動連接。
[0027]所述的一維活動連接，通過設(shè)置于基座I上的一個移動副實現(xiàn)，該移動副與所述支鏈相連。
[0028]本實施例所具有的技術(shù)效果相比實施例1:實施例1可作水平方向的一維移動和繞O點的三維轉(zhuǎn)動；而實施例2可實現(xiàn)豎直方向的一維移動和繞O點三維轉(zhuǎn)動。
【主權(quán)項】
1.一種具有弧形移動副的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于，包括:動平臺、基座以及三條支鏈，其中:支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，且至少兩條支鏈與基座二維活動連接，所述的三條支鏈均為依次串聯(lián)的直線移動副和弧形移動副或直連桿和弧形移動副，使得動平臺作二維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動副的兩端分別與動平臺以及直線移動副的一端轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，直線移動副或直連桿的另一端與基座二維活動連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的支鏈均通過轉(zhuǎn)動副或直線移動副驅(qū)動。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動副包括相互滑動連接的下弧形桿和上弧形桿。5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的二維活動連接是指: a)兩條支鏈與基座二維活動連接，一條支鏈與基座一維活動連接，或者是 b)三條支鏈均與基座二維活動連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的二維活動連接，通過移動副組合實現(xiàn)，該移動副組合由兩個垂直相連的移動副組成。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，其特征是，所述的弧形移動副與直線移動副或直連桿的轉(zhuǎn)動連接構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副的軸線與直線移動副或直連桿的軸線重合，每一條支鏈上的轉(zhuǎn)動副的軸線均相交于一點O，即三條支鏈上的6個轉(zhuǎn)動副的軸線匯聚于一點。
【專利摘要】一種具有弧形移動副的四自由度轉(zhuǎn)動移動完全解耦并聯(lián)機構(gòu)，包括：動平臺、基座以及三條支鏈，其中：支鏈的一端均與基座活動連接，另一端與動平臺轉(zhuǎn)動連接，且至少兩條支鏈與基座二維活動連接，所述的三條支鏈均為依次串聯(lián)的直線移動副和弧形移動副或直連桿和弧形移動副，使得動平臺作二維移動或繞固定點O作球面三自由度轉(zhuǎn)動；所述的動平臺的三維轉(zhuǎn)動特征僅與弧形移動副驅(qū)動有關(guān)，點O的二維移動特征僅與移動副P1驅(qū)動有關(guān)，動平臺的轉(zhuǎn)動特征與移動特征具有完全解耦的優(yōu)點。
【IPC分類】B25J9/00
【公開號】CN104985587
【申請?zhí)枴緾N201510387538
【發(fā)明人】林榮富, 郭為忠, 高峰
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月2日