專利名稱：五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于機器人領域，特別涉及一種五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人。
并聯(lián)機器人機構(gòu)屬于空間多自由度多環(huán)閉鏈機構(gòu)，和串聯(lián)機構(gòu)相比，并聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、承載能力大、累積誤差小、動態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。目前，并聯(lián)機構(gòu)被廣泛應用于除并聯(lián)機器人外的虛擬軸機床、微動操作臺、各種運動模擬器、傳感器等方面。
目前3、6自由度的并聯(lián)機器人機構(gòu)應用較為廣泛，而5自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)較少，其中最具應用潛力的全對稱結(jié)構(gòu)的5自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)目前尚未存在，已有的少數(shù)5自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)都不具有完全對稱性。
本發(fā)明的目的在于提供一類五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)，可廣泛用為并聯(lián)機器人、微動工作臺和虛擬軸機床，具有剛度高、結(jié)構(gòu)簡單、動平臺的移動和轉(zhuǎn)動解耦、易于控制、運動質(zhì)量低、動態(tài)性能好、加工裝配性好等優(yōu)點。
這一類五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)，包括動平臺1，定平臺11和連接定平臺11和動平臺1的分支等組成。其特征在于動平臺1通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支與定平臺11相連接，每個分支中從動平臺1開始計數(shù)的前三個運動副為轉(zhuǎn)動副2、4和6，三個分支共有九個這樣的轉(zhuǎn)動副，它們的軸線在空間相交于同一點；在第一種空間五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)中，所有分支的轉(zhuǎn)動副10連接定平臺11和連桿9；轉(zhuǎn)動副8連接連桿9和連桿7；轉(zhuǎn)動副10和8的軸線垂直于定平臺11。在第二種空間五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)中，所有分支從動平臺1開始計數(shù)的第三個轉(zhuǎn)動副6通過兩個平行四連桿機構(gòu)12和13與定平臺11相連接，平行四連桿機構(gòu)12和13中的所有轉(zhuǎn)動副的軸線都垂直于定平臺11。在第三種空間五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)中，所有分支從定平臺11開始計數(shù)的前兩個運動副為移動副14和15，其軸線相互垂直，且都平行于定平臺11。
附圖及實施例

圖1為第一種空間五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)示意圖。
圖2為第二種空間五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)示意3為第三種空間五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)示意圖附圖1為本發(fā)明的第一個實施例(見圖1)，該機構(gòu)的動平臺1通過3個結(jié)構(gòu)完全相同的分支和定平臺11相連接，在單個分支中，轉(zhuǎn)動副10連接定平臺11和連桿9，轉(zhuǎn)動副10和8的軸線垂直于定平臺11；動平臺1、連桿3、連桿5和連桿7通過轉(zhuǎn)動副2、4和6相連接，轉(zhuǎn)動副2、4和6的軸線交于空間一點。所有分支中，從定平臺11開始計數(shù)的前兩個轉(zhuǎn)動副的軸線都垂直于定平臺，而后三個轉(zhuǎn)動副的軸線都交于空間一點。
附圖2為本發(fā)明的第二個實施例(見圖2)，該機構(gòu)的動平臺1通過3個結(jié)構(gòu)完全相同的分支和定平臺11相連接。在單個分支中，平行四連桿機構(gòu)12連接定平臺11和平行四連桿機構(gòu)13，平行四連桿機構(gòu)12和13中的所有轉(zhuǎn)動副軸線都垂直于定平臺；動平臺1、連桿3、連桿5和平行四連桿機構(gòu)13通過轉(zhuǎn)動副2、4和6相連接，轉(zhuǎn)動副2、4和6的軸線交于空間一點。所有分支中從動平臺開始計數(shù)的前三個轉(zhuǎn)動副的軸線都交于空間同一點。
附圖3為本發(fā)明的第三個實施例(見圖3)，該機構(gòu)的動平臺1通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支和定平臺11相連接。在單個分支中，移動副14和15平行于定平臺11，且相互垂直；動平臺1、連桿3、連桿5和移動副14通過轉(zhuǎn)動副2、4和6相連接，轉(zhuǎn)動副2、4和6的軸線交于空間一點。三個分支中共9個轉(zhuǎn)動副的軸線都交于空間同一點。
本發(fā)明的空間五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)，完全對稱，具有很好的運動學性能、高的剛度和較大的工作空間；其運動學正反解十分簡單，動平臺移動和轉(zhuǎn)動完全解耦，使控制極為容易；并且可實現(xiàn)空間的三個轉(zhuǎn)動和兩個移動?？蓮V泛用于并聯(lián)機器人、微動工作臺、虛擬軸機床和飛行模擬器等。
權(quán)利要求
1.一種五自由度全對稱運動解耦并聯(lián)機器人機構(gòu)，包括動平臺(1)、定平臺(11)與連接動平臺(1)和定平臺(11)的分支等組成，其特征在于動平臺(1)通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支與定平臺(11)相連接，其中每個分支中從動平臺(1)開始計數(shù)的前三個運動副為轉(zhuǎn)動副，三個分支共有9個這樣的轉(zhuǎn)動副，它們的軸線在空間交于一點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于所有分支從定平臺(11)開始計數(shù)的前兩個運動副為轉(zhuǎn)動副，其軸線垂直于定平臺(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于所有分支從動平臺(1)開始計數(shù)的第三個轉(zhuǎn)動副通過兩個平行四連桿機構(gòu)(12)、(13)與定平臺(11)相連接，平行四連桿機構(gòu)(12)、(13)中的所有轉(zhuǎn)動副的軸線都垂直于定平臺(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于3個分支從定平臺(11)開始計數(shù)的前兩個運動副為移動副(14)、(15)，其軸線相互垂直，且都平行于定平臺(11)。
全文摘要
本項發(fā)明屬于機器人領域,其結(jié)構(gòu)是動平臺通過三個結(jié)構(gòu)完全相同的分支和定平臺連接,三個分支呈對稱布置。本發(fā)明具有剛度高、結(jié)構(gòu)簡單、動平臺的移動和轉(zhuǎn)動完全解耦、易于控制、運動質(zhì)量低、動態(tài)性能好等特點。可廣泛用于并聯(lián)機器人、微動工作臺、虛擬軸機床和飛行模擬器等。
文檔編號B25J11/00GK1335215SQ0112227
公開日2002年2月13日 申請日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者黃真, 李秦川 申請人:燕山大學