專利名稱：三維移動并聯(lián)機器人機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及先進制造領域，涉及一種用于數(shù)控機床、測量機等執(zhí)行機構的三維移動并聯(lián)機器人機構。
背景技術：
并聯(lián)機器人機構可定義為上下平臺(固定平臺和運動平臺)之間用兩個或兩個以上的運動支鏈相連，每個運動支鏈由連桿和運動副組成，運動平臺具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的機構。并聯(lián)機器人機構廣泛應用于大型模擬設備、機器人、數(shù)控機床、傳感器、微操作器、雕刻機和測量機等技術領域。Stewart平臺是一種典型的并聯(lián)機器人機構，該機構具有6個自由度，首次用于并聯(lián)機器人和數(shù)控機床被認為是二十世紀以來機床結(jié)構的一次革命，在這以后發(fā)明了多種6自由度并聯(lián)機構。
由于結(jié)構的限制，6自由度并聯(lián)機構有許多技術問題沒能很好解決，如運動耦合性強、運動學正解復雜、工作空間小、傳動特性差等。三維移動并聯(lián)機器人機構在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景，不少學者研究了多種該類型的機構，如Delta機構、Star Like機構等。中國學者在三維移動并聯(lián)機器人機構的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請?zhí)?1108297.6；01113519.0；03113354.1；200410018623.8；200510037951.7等)。
目前國內(nèi)外學者研究了多種三維移動并聯(lián)機器人機構，其性能及應用場合各有不同，并聯(lián)機器人、數(shù)控機床等的發(fā)展和實用化需要創(chuàng)造出優(yōu)于現(xiàn)有機型的新機型。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，而提供一種結(jié)構簡單、控制容易、運動精度高、成本低、運動部分解耦的三維移動并聯(lián)機器人機構。
本發(fā)明為解決上述問題所采用的方案是設計一種三維移動并聯(lián)機器人機構。其特征在于所說的機構由運動平臺、固定平臺和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成；其中所說的第一支鏈自上而下由球面副A1、通過移動副B1調(diào)節(jié)長度的桿長L3和球面副C1連接組成，且移動副B1為驅(qū)動副；所說的第二支鏈自上而下由轉(zhuǎn)動副A2、桿長L1、轉(zhuǎn)動副B2、桿長L2和圓柱副C2連接組成，各轉(zhuǎn)動副和圓柱副的軸線與Y軸平行，且圓柱副C2中的移動副為驅(qū)動副；所說的第三支鏈自上而下由轉(zhuǎn)動副A3、桿長L4、轉(zhuǎn)動副B3、桿長L5和圓柱副C3連接組成，各轉(zhuǎn)動副和圓柱副的軸線與X軸平行，且圓柱副C3中的移動副為驅(qū)動副；所說的三條支鏈的頂部通過球面副A1、轉(zhuǎn)動副A2和A3連接運動平臺，三條支鏈的底部通過球面副C1、圓柱副C2和C3連接固定平臺。
本發(fā)明的有益效果是1、機構工作平臺可實現(xiàn)三維平移運動輸出。
2、機構簡單，制造、安裝容易，傳動精度高，成本低。
3、工作空間較大，傳動特性好。
4、機構運動部分解耦，運動學正、反解均為解析解，簡化了軌跡規(guī)劃、控制、校正等一系列技術問題。

圖1三維移動并聯(lián)機器人機構示意圖。
以下結(jié)合本發(fā)明的實施例參照附圖進行詳細敘述。
具體實施方式本發(fā)明的三維移動并聯(lián)機器人機構由運動平臺、固定平臺和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成。A1、A2和A3所在的平臺為運動平臺，第一支鏈中，A1為球面副，B1為移動副，C1為球面副；第二支鏈中，A2和B2為轉(zhuǎn)動副，C2為圓柱副；第三支鏈中，A3和B3為轉(zhuǎn)動副，C3為圓柱副。三條支鏈通過運動副C1、C2和C3分別與固定平臺相聯(lián)。桿長L3的長度隨著移動副B1變化而變化。機構中，每一個支鏈有一個驅(qū)動副，第一支鏈中驅(qū)動副為移動副B1，第二支鏈中驅(qū)動副為圓柱副C2中的移動副，第三支鏈中驅(qū)動副為圓柱副C3中的移動副。在第二和第三支鏈中，每個支鏈中的各轉(zhuǎn)動軸線互相平行，而兩個支鏈間的轉(zhuǎn)動軸線互相垂直。圓柱副C2和C3的軸線相互垂直。每一個支鏈中的連接桿可以是不影響各桿運動的桿、板或異型的形狀。
如圖所示，驅(qū)動可采用電機或液壓驅(qū)動，在工作空間內(nèi)運動平臺始終作三維平移運動。操作器或執(zhí)行器安裝在運動平臺上，實現(xiàn)三維移動操作。第二支鏈驅(qū)動副輸入量確定運動平臺在固定坐標系中的Y坐標值，第三支鏈驅(qū)動副輸入量確定運動平臺在固定坐標系中的X坐標值，運動平臺在固定坐標系中的Z坐標值取決于三個驅(qū)動的輸入量。
權利要求
1.一種三維移動并聯(lián)機器人機構，其特征在于所說的機構由運動平臺、固定平臺和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成；其中所說的第一支鏈自上而下由球面副A1、通過移動副B1調(diào)節(jié)長度的桿長L3和球面副C1連接組成，且移動副B1為驅(qū)動副；所說的第二支鏈自上而下由轉(zhuǎn)動副A2、桿長L1、轉(zhuǎn)動副B2、桿長L2和圓柱副C2連接組成，各轉(zhuǎn)動副和圓柱副的軸線與Y軸平行，且圓柱副C2中的移動副為驅(qū)動副；所說的第三支鏈自上而下由轉(zhuǎn)動副A3、桿長L4、轉(zhuǎn)動副B3、桿長L5和圓柱副C3連接組成，各轉(zhuǎn)動副和圓柱副的軸線與X軸平行，且圓柱副C3中的移動副為驅(qū)動副；所說的三條支鏈的頂部通過球面副A1、轉(zhuǎn)動副A2和A3連接運動平臺，三條支鏈的底部通過球面副C1、圓柱副C2和C3連接固定平臺。
2.按照權利要求1所述的機器人機構，其特征在于所說的每一個支鏈中的連接桿是不影響各桿運動的桿、板或異型的形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維移動并聯(lián)機器人機構。其特征在于所說的機構由運動平臺、固定平臺和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈組成；其中第一支鏈自上而下由球面副A1、通過移動副B1調(diào)節(jié)長度的桿長L3和球面副C1連接組成；第二支鏈自上而下由轉(zhuǎn)動副A2、桿長L1、轉(zhuǎn)動副B2、桿長L2和圓柱副C2連接組成；第三支鏈自上而下由轉(zhuǎn)動副A3、桿長L4、轉(zhuǎn)動副B3、桿長L5和圓柱副C3連接組成。本發(fā)明其機構工作平臺可實現(xiàn)三維平移運動輸出，機構簡單，制造、安裝容易，傳動精度高，成本低；且工作空間較大，傳動特性好；同時機構運動部分解耦，運動學正、反解均為解析解，簡化了軌跡規(guī)劃、控制、校正等一系列技術問題。
文檔編號B25J9/08GK1769003SQ200510016338
公開日2006年5月10日 申請日期2005年11月23日 優(yōu)先權日2005年11月23日
發(fā)明者趙新華 申請人:天津理工大學