專利名稱：雙環(huán)三支鏈縮放式并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種并聯(lián)機構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已成功應(yīng)用的通用型力覺主手多為3支鏈并聯(lián)結(jié)構(gòu)，它們相對于專用性主手和非3支鏈并聯(lián)主手而言，有應(yīng)用領(lǐng)域廣泛和高剛度的優(yōu)點。但是位置和姿態(tài)工作空間小和仍然不足夠高的剛度的缺點限制了主手在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有大工作空間、高剛度、高靈活性和高響應(yīng)性的一種新型雙環(huán)三支鏈縮放式并聯(lián)機構(gòu)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括下平臺、上平臺和連接于上下平臺之間的三條支鏈，每一條支鏈由9個桿組成，構(gòu)成兩個大的6邊形雙環(huán)機構(gòu)，整個雙環(huán)機構(gòu)等效于一個平行四邊形，在輸出端提供2個自由度，雙環(huán)機構(gòu)通過轉(zhuǎn)動副與下平臺相連、通過球副與上平臺連接，雙環(huán)機構(gòu)底部水平桿的兩端安裝有兩驅(qū)動電機，上平臺可裝工具或是手柄。
本發(fā)明還可以包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征1、每條支鏈由9根連桿通過轉(zhuǎn)動副連接構(gòu)成；其中，6根桿圍成一個六邊形，稱為六桿環(huán)；另3根桿位于六桿環(huán)中，與六桿環(huán)的一側(cè)的上連桿和下連桿平行，與中間短連桿、六桿環(huán)中上水平桿、下水平桿一起構(gòu)成雙平行四邊形；這3根桿所在的平面與六桿環(huán)所在的平面平行，有一定距離。
2、所述的球副由球窩和球組成，其中球窩由兩列滾珠、套環(huán)和端蓋組成，球上的桿的根部直徑小于其后部直徑，球與兩列滾珠接觸。
本發(fā)明的組成包括下平臺、上平臺和連接于上下平臺之間的三條支鏈，每一條支鏈由9個桿組成。這9根連桿構(gòu)成了兩個大的6邊形環(huán)，所以稱為雙環(huán)三支鏈。內(nèi)環(huán)的3條支鏈的加入，使得整個環(huán)等效于一個平行四邊形，在輸出端提供2個自由度。雙環(huán)通過轉(zhuǎn)動副與下平臺相連，通過球副與上平臺連接，單支鏈實際可等效為一縮放式結(jié)構(gòu)。雙環(huán)機構(gòu)底部水平桿的兩端安裝有兩驅(qū)動電機，上平臺可裝工具或是手柄。
其中，連桿L1～L6圍成一個六邊形，稱為六桿環(huán)；另3根連桿L7～L9附加在六桿環(huán)上，其具體的布置為兩根長桿L7和L8分別與六桿環(huán)的同一側(cè)的上連桿L2和下連桿L3平行，短連桿L9則水平放置，通過轉(zhuǎn)動副分別將這四根長連桿L2、L3、L7和L8與連桿L1、L4一起構(gòu)成兩個平行四邊形。這3根桿所在的平面與六桿環(huán)所在的平面平行而不共面(參見圖3)，以避免連桿之間的干涉。
球副由球窩和球組成。其中球窩由兩列滾珠、套環(huán)和端蓋組成；球上的桿的根部直徑小于其后部直徑。球與兩列滾珠接觸。該球鉸工作空間的圓錐角可達110°。球副安裝在主邊形最上連桿中心處，與其它運動副不相關(guān)。
本發(fā)明的的每一條支鏈具有6個自由度，從而整個機構(gòu)也具有6個自由度。上平臺中間裝有一只手柄，操作者手握該手柄控制該機器人末端位置和姿態(tài)，從而實現(xiàn)遙操作或虛擬現(xiàn)實操作。本發(fā)明的機構(gòu)它具有剛度大，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，慣性低，運動響應(yīng)好，運動精度好，并可反向驅(qū)動等特點，可以應(yīng)用于(1)主從遙操作，作為一種通用型力覺主手；(2)精密裝配作業(yè)，作為裝配機器人；(3)包裝和搬運等要求大負(fù)載高速度場合。在強度要求不高的情況使用了球副，電機安裝方便。電機采用同向安裝，降低了對電機尺寸要求，可以選用較大的電機，省去了減速器。


圖1是本發(fā)明的原理圖；圖2球副的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖3，并聯(lián)主手的組成包括下平臺8、上平臺3和連接于上下平臺之間的三條支鏈，三條支鏈中心對稱分布，每一條支鏈由一個下擺桿7和一個由9個桿通過轉(zhuǎn)動副連接的縮放儀機構(gòu)5組成，下擺桿通過轉(zhuǎn)動副與下平臺相連，縮放儀機構(gòu)通過球鉸4與上平臺連接，縮放儀機構(gòu)底部水平桿的兩端安裝有兩驅(qū)動電機6，上平臺中間裝有一只手柄1，手柄與上平臺的連接處安裝有力傳感器2。結(jié)合圖2，球副的組成包括球9、滾珠10、套環(huán)11和端蓋12。其中滾珠10、套環(huán)11和端蓋12組成球窩；球上的桿的根部直徑小于其后部直徑。球與兩列滾珠接觸。該球鉸工作空間的圓錐角可達90°。
其工作原理為下擺桿通過轉(zhuǎn)動副與下平臺相連，具有1個自由度；由9個桿組成的縮放儀機構(gòu)由安裝于其底部水平桿兩端的兩電機驅(qū)動，具有2個自由度；縮放儀機構(gòu)與上平臺通過球鉸相連，具有3個自由度。故每一支鏈具有6個自由度。整個主手機構(gòu)由三條支鏈和上下平臺構(gòu)成，具有6個自由度。操作者手持手柄，在主手工作空間內(nèi)可實現(xiàn)3個笛卡爾坐標(biāo)軸的平動和繞3坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。該主手采用力控制策略，通過傳感器接收到的手柄所受的6維力信息，使電機驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)運動。
權(quán)利要求
1.一種雙環(huán)三支鏈縮放式并聯(lián)機構(gòu)，它包括下平臺、上平臺和連接于上下平臺之間的三條支鏈，其特征是每一條支鏈由9個桿組成，構(gòu)成兩個大的6邊形雙環(huán)機構(gòu)，整個雙環(huán)機構(gòu)等效于一個平行四邊形，在輸出端提供2個自由度，雙環(huán)機構(gòu)通過轉(zhuǎn)動副與下平臺相連、通過球副與上平臺連接，雙環(huán)機構(gòu)底部水平桿的兩端安裝有兩驅(qū)動電機，上平臺可裝工具或是手柄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)三支鏈縮放式并聯(lián)機構(gòu)，其特征是每條支鏈由9根連桿通過轉(zhuǎn)動副連接構(gòu)成；其中，6根桿圍成一個六邊形，稱為六桿環(huán)；另3根桿位于六桿環(huán)中，與六桿環(huán)的一側(cè)的上連桿和下連桿平行，與中間短連桿、六桿環(huán)中上水平桿、下水平桿一起構(gòu)成雙平行四邊形；這3根桿所在的平面與六桿環(huán)所在的平面平行，有一定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙環(huán)三支鏈縮放式并聯(lián)機構(gòu)，其特征是所述的球副由球窩和球組成，其中球窩由兩列滾珠、套環(huán)和端蓋組成，球上的桿的根部直徑小于其后部直徑，球與兩列滾珠接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種雙環(huán)三支鏈縮放式并聯(lián)機構(gòu)。它包括下平臺、上平臺和連接于上下平臺之間的三條支鏈，每一條支鏈由9個桿組成，構(gòu)成兩個大的6邊形雙環(huán)機構(gòu)，整個雙環(huán)機構(gòu)等效于一個平行四邊形，在輸出端提供2個自由度，雙環(huán)機構(gòu)通過轉(zhuǎn)動副與下平臺相連、通過球副與上平臺連接，雙環(huán)機構(gòu)底部水平桿的兩端安裝有兩驅(qū)動電機，上平臺可裝工具或是手柄。本發(fā)明的單支鏈實際可等效為一縮放式結(jié)構(gòu)且具有6個自由度，整個機構(gòu)在平臺處可獲得6個自由度。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，具有剛度高，位置和姿態(tài)工作空間大，運動靈活，動態(tài)響應(yīng)好等特點。
文檔編號B25J9/00GK1792570SQ20051013135
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者孔民秀, 孫立寧, 杜志江, 張勇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)