專利名稱：一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，確切地說，涉及一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、位置姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)器人、機(jī)床、力或位置傳感器或檢測(cè)與測(cè)量裝置中的并聯(lián)機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1965年Stewart提出一種新型的6自由度的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它是由上下兩個(gè)平臺(tái)和6個(gè)并聯(lián)的、可伸縮的桿件組成。傳統(tǒng)的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)由6個(gè)SPS運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)成，即每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈由兩端的兩個(gè)球面副(S)和位于中間的、由一個(gè)長(zhǎng)短伸縮可變、作為驅(qū)動(dòng)的滑動(dòng)副(P)所組成。該傳統(tǒng)的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)中連接上下兩個(gè)動(dòng)、靜平臺(tái)的每一個(gè)SPS運(yùn)動(dòng)鏈實(shí)質(zhì)上都是通過控制動(dòng)、靜平臺(tái)上兩球面副中心點(diǎn)之間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)位置控制的。從運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)成來看，該傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈都是由S、P、S運(yùn)動(dòng)副組成。自由度數(shù)目為3+1+3＝7。如果去掉其中一個(gè)圍繞直線轉(zhuǎn)動(dòng)的局部自由度，改為TPS運(yùn)動(dòng)鏈(T為虎克鉸鏈或稱萬(wàn)向節(jié))，總自由度數(shù)目為6。事實(shí)上，目前許多并聯(lián)機(jī)構(gòu)都設(shè)計(jì)成6-TPS運(yùn)動(dòng)鏈。從理論上來說，由R(轉(zhuǎn)動(dòng)副)、P(滑動(dòng)副)、C(圓柱副)和S(球面副)組成任意排列的六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)鏈，都可以構(gòu)成具有確定運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。問題是如何使得這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)才有實(shí)際意義。
經(jīng)過30余年的不斷改進(jìn)和發(fā)展，并聯(lián)機(jī)構(gòu)目前已經(jīng)在機(jī)床、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、微動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)存在一些固有的缺點(diǎn)。比如說，球鉸制造比較復(fù)雜，種類變化比較少，位置正解比較困難等問題。所謂位置正解就是已知每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈中兩個(gè)球鉸之間的距離作為輸入驅(qū)動(dòng)量，求解動(dòng)平臺(tái)的位置和姿態(tài)。這個(gè)問題曾經(jīng)有十幾年的時(shí)間沒有獲得解決，是一個(gè)相當(dāng)困難的問題，所以國(guó)內(nèi)外許多業(yè)內(nèi)人士對(duì)此進(jìn)行了多年的研究和開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)采用3-CCS運(yùn)動(dòng)鏈組成，具有工作空間大，驅(qū)動(dòng)位置選擇靈活等特點(diǎn)。另外，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的變異或等效轉(zhuǎn)換后的并聯(lián)機(jī)構(gòu)也具有正解簡(jiǎn)單、控制容易的優(yōu)點(diǎn)，因此具有潛在的廣泛應(yīng)用前景。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種由圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接于該兩個(gè)平臺(tái)之間的多個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈組成；其特征在于所述運(yùn)動(dòng)鏈3個(gè)，均是由第一圓柱副C、第二圓柱副C和球面副S組成，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為3個(gè)CCS運(yùn)動(dòng)鏈的并聯(lián)機(jī)構(gòu)；每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈都有兩個(gè)圓柱副同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)副。
傳統(tǒng)的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，連接靜、動(dòng)平臺(tái)的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈SPS實(shí)質(zhì)上都是通過控制靜、動(dòng)兩個(gè)平臺(tái)上兩個(gè)球面副中心點(diǎn)之間的距離來實(shí)現(xiàn)位置控制的。本發(fā)明是把傳統(tǒng)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理稍加改進(jìn)而推出的一種6-CCS或6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)由6-CCS或6-SCC或3-CCS運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)成，其實(shí)質(zhì)是把傳統(tǒng)Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)中控制兩點(diǎn)間的距離的運(yùn)動(dòng)鏈改變?yōu)榭刂泣c(diǎn)到直線間的距離的運(yùn)動(dòng)鏈而構(gòu)成的，用來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)剛體間的位置與姿態(tài)的調(diào)節(jié)。經(jīng)過運(yùn)動(dòng)鏈的等效變形，本發(fā)明還可改變?yōu)榭刂泣c(diǎn)到平面間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)剛體間的位置與姿態(tài)的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)新穎、正解簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)位置選擇靈活、控制容易、工作空間大等優(yōu)點(diǎn)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以采用其它運(yùn)動(dòng)副的多種不同運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行變異改造而構(gòu)成多種不同結(jié)構(gòu)型式，也可以設(shè)計(jì)成互相垂直的三個(gè)坐標(biāo)軸方向正交或近似正交，還可以將運(yùn)動(dòng)鏈中的兩個(gè)圓柱副CC或代替圓柱副C的轉(zhuǎn)動(dòng)副R和滑動(dòng)副P的組合形成垂直相交或垂直不相交，即兩者相互位置形成空間垂直異面直線來擴(kuò)展其空間活動(dòng)行程，此外，具有三軸解耦或近似解耦的特點(diǎn)。因此本發(fā)明是一種在位置驅(qū)動(dòng)和調(diào)節(jié)、機(jī)械加工、傳感器等許多領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明采用的CCS運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明采用的CCT運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明采用的CPS運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為兩個(gè)圓柱副形成空間異面垂直的CCS運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為兩個(gè)圓柱副形成空間異面垂直的CCT運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圓柱副與滑動(dòng)副形成空間異面垂直的CPS運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7(A)、(B)分別為能夠取代圓柱副C的轉(zhuǎn)動(dòng)副R與滑動(dòng)副P的兩種不同組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為PRCT運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為RPCT運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為PRCS運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為RPCS運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明采用6-CCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明采用6-SCC運(yùn)動(dòng)鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為采用6-PRCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為采用6-RPCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為采用6-PRCS運(yùn)動(dòng)鏈、并以中間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R為驅(qū)動(dòng)副的本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為本發(fā)明采用6-CCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的球面副位于同一平面的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為本發(fā)明采用6-PRCS運(yùn)動(dòng)鏈、且球面副位于同一平面的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖19為本發(fā)明采用6-RPCS運(yùn)動(dòng)鏈、且球面副位于同一平面的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖20是本發(fā)明采用3-CCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中外側(cè)的圓柱副C和中間的圓柱副C同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)副。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)分別作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
從運(yùn)動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)組成來看，傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈都是由球面副S、滑動(dòng)副P和球面副S組成的SPS運(yùn)動(dòng)鏈組成，其自由度數(shù)目為3+1+3＝7。如果去掉球面副中的一個(gè)圍繞直線轉(zhuǎn)動(dòng)的局部自由度，改為TPS運(yùn)動(dòng)鏈(T為虎克鉸鏈或萬(wàn)向節(jié))，總自由度數(shù)目為6。事實(shí)上很多并聯(lián)機(jī)構(gòu)也是設(shè)計(jì)成6TPS運(yùn)動(dòng)鏈。從理論上來說，由R、P、C、S組成任意排列的六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)鏈，都可以構(gòu)成具有確定運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。問題是如何使得這種機(jī)構(gòu)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)才會(huì)有實(shí)際應(yīng)用意義和價(jià)值。
本發(fā)明是一種由圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接于該兩個(gè)平臺(tái)之間的6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈組成；該6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈均為由圓柱副C、圓柱副C和球面副S組成的運(yùn)動(dòng)鏈，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為6-CCS并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
下面先介紹本發(fā)明的主要構(gòu)件CCS運(yùn)動(dòng)鏈，即每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈為圓柱副C、圓柱副C、球面副S組成(參見圖1)。其中球面副S和中間的圓柱副C兩者之間構(gòu)件有一個(gè)圍繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)的局部自由度，該局部自由度對(duì)機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)沒有影響。如果去掉該局部自由度，CCS運(yùn)動(dòng)鏈可以等效轉(zhuǎn)換為CCT運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖2)或CPS運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖3)。所以圖1、圖2、圖3所示的三個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈之間是等效的。但是，圖1～圖3所示的三種運(yùn)動(dòng)鏈的球面副中心點(diǎn)到與其間隔一定間距的圓柱副軸線之間的距離變化不能太大，使得這種構(gòu)造的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間要受到一定限制。如果將兩個(gè)圓柱副(或其中一個(gè)滑動(dòng)副)的中心軸線由互相垂直相交改變?yōu)榇怪碑惷妫涂梢钥朔@個(gè)行程限制，使得工作空間得到擴(kuò)大。圖4、圖5、圖6就是對(duì)圖1、圖2、圖3中運(yùn)動(dòng)鏈的兩個(gè)圓柱副(或滑動(dòng)副)的中心線由互相垂直相交改造為垂直異面后的結(jié)構(gòu)組成示意圖(其中圖4、5、6中的兩個(gè)圓柱副呈空間異面垂直狀態(tài))。
另外一種變化是作為運(yùn)動(dòng)鏈的每個(gè)圓柱副C都能夠等效轉(zhuǎn)換為一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副R和一個(gè)滑動(dòng)副P的組合即RP運(yùn)動(dòng)鏈或PR運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖7)。這樣轉(zhuǎn)換的目的是為了能夠方便地在運(yùn)動(dòng)鏈中加入驅(qū)動(dòng)副。目前，驅(qū)動(dòng)副通常是采用轉(zhuǎn)動(dòng)副R，例如利用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)減速器作為驅(qū)動(dòng)源，這是最經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)源；當(dāng)然，也可以采用滑動(dòng)副P作為驅(qū)動(dòng)副，例如利用一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)一個(gè)滑桿往復(fù)移動(dòng)。因此，本發(fā)明并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的基本構(gòu)件是CCS運(yùn)動(dòng)鏈或SCC運(yùn)動(dòng)鏈，但是，也可以是經(jīng)過等效轉(zhuǎn)換后的CPS運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖3和圖6)、CCT運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖2和圖5)、PRCT運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖8)、RPCT運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖9)、PRCS運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖10)和RPCS運(yùn)動(dòng)鏈(參見圖11)等。
參見圖12，本發(fā)明是一種采用6個(gè)均為圓柱副C、圓柱副C和球面副S運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺(tái)A、動(dòng)平臺(tái)B和連接于該兩個(gè)平臺(tái)之間的6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈組成；其中靜平臺(tái)A位于外側(cè)作為機(jī)架。中間的正方體表示動(dòng)平臺(tái)B。6個(gè)CCS運(yùn)動(dòng)鏈分別連接靜平臺(tái)A和動(dòng)平臺(tái)B。該6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈中的運(yùn)動(dòng)副排列次序是圓柱副C連接靜平臺(tái)A，球面副S連接動(dòng)平臺(tái)B，該圓柱副C和球面副S兩者之間通過一個(gè)圓柱副C相連。即構(gòu)成圓柱副C的一個(gè)構(gòu)件(圖中為運(yùn)動(dòng)鏈外側(cè)中心圓柱)固連在靜平臺(tái)(機(jī)架)A上面，構(gòu)成球面副S的一個(gè)構(gòu)件(圖中為球冠)固連在動(dòng)平臺(tái)B上面。其驅(qū)動(dòng)源可以采用位于運(yùn)動(dòng)鏈中間的圓柱副C，也可以采用固連在機(jī)架上面的圓柱副C，例如用一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)滑桿。該6個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈分為3組，每組兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈，分別平行于X、Y、Z軸，三組之間互相垂直或近似垂直。這樣對(duì)于動(dòng)平臺(tái)B具有三個(gè)移動(dòng)自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，共6個(gè)自由度，可以做到解耦或近似解耦。例如驅(qū)動(dòng)其中兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈1、2的中間圓柱副C，可以使動(dòng)平臺(tái)B沿著X軸平動(dòng)或繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)該兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)峭偻蝌?qū)動(dòng)時(shí)，作平移運(yùn)動(dòng)，當(dāng)該兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)峭俜聪蝌?qū)動(dòng)時(shí)，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。就是說每組兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈控制動(dòng)平臺(tái)B的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)。當(dāng)然這是在工作空間位于正中心時(shí)的情況；當(dāng)工作空間遠(yuǎn)離中心時(shí)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)之間是有耦合的。如果采用圖4所示的兩個(gè)圓柱副形成空間異面垂直的CCS運(yùn)動(dòng)鏈，則中間圓柱副C的變化行程范圍要大一些，工作空間也可以相應(yīng)地?cái)U(kuò)大。
如果把球面副S連接到靜平臺(tái)A上，圓柱副C連接到動(dòng)平臺(tái)B上。如圖13所示，就構(gòu)成了6-SCC并聯(lián)機(jī)構(gòu)。這種情況下，一般選擇位于運(yùn)動(dòng)鏈中間的圓柱副C作為驅(qū)動(dòng)副，而不是驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)B上的圓柱副C。因?yàn)閯?dòng)平臺(tái)B是運(yùn)動(dòng)的，上面安裝驅(qū)動(dòng)源通常是不妥當(dāng)?shù)?。如同圖12一樣，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的6-SCC運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)件仍然被分為三組，各組之間互相垂直或近似垂直，做到互相垂直的三個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)互相解耦或近似解耦。
對(duì)于圖12所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)副也可以選為位于靜平臺(tái)A上的圓柱副C，例如直接驅(qū)動(dòng)靜平臺(tái)A上的液壓缸。
再參見圖1所示，當(dāng)位于外側(cè)的圓柱副C1的軸線位置確定，且滑動(dòng)位移給定，只剩下圍繞C1軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球面副S的中心既可以圍繞其外側(cè)的圓柱副C1的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以沿著其中間的圓柱副C2的軸線作往復(fù)移動(dòng)，相當(dāng)于沿著其外側(cè)的圓柱副C1作徑向移動(dòng)，所以球面副S的中心運(yùn)動(dòng)軌跡就構(gòu)成一個(gè)平面。該運(yùn)動(dòng)鏈約束相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)落在一個(gè)平面上。這種約束在求解時(shí)，其約束方程要相對(duì)簡(jiǎn)單得多。而傳統(tǒng)的SPS運(yùn)動(dòng)鏈在其中間運(yùn)動(dòng)副(即滑動(dòng)副P)給定時(shí)，運(yùn)動(dòng)鏈約束相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)落在一個(gè)球面上，其約束方程要復(fù)雜得多。因此，本發(fā)明由6-CCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位置正解也要相對(duì)簡(jiǎn)單些。
參見圖14和圖15所示的由6-PRCS和6-RPCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它們與圖12及圖13所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有相同的特點(diǎn)，只是采用轉(zhuǎn)動(dòng)副R與滑動(dòng)副P的組合結(jié)構(gòu)來取代原先的一個(gè)圓柱副C。這兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件采用的是圖10和圖11所示的PRCS運(yùn)動(dòng)鏈和RPCS運(yùn)動(dòng)鏈。其中圖14所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)一般采用靜平臺(tái)上的滑動(dòng)副P作為驅(qū)動(dòng)源。圖15所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)一般采用靜平臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)副R作為驅(qū)動(dòng)源。當(dāng)靠近外側(cè)端部的滑動(dòng)副P或轉(zhuǎn)動(dòng)副R設(shè)定后，球面副S的軌跡都是一個(gè)平面，其運(yùn)動(dòng)鏈約束仍然相當(dāng)于位于平面上的一個(gè)點(diǎn)，其位置正解也是比較簡(jiǎn)單的。另外，在圖15中，由于滑動(dòng)副P的限制，工作空間較小，改為圖16的結(jié)構(gòu)可以增加工作空間，但是驅(qū)動(dòng)副R就不與靜平臺(tái)連接了。總之，圖12、圖13、圖14、圖15、圖16都是本發(fā)明由6-CCS、6-SCC、6-PRCS、6-RPCS運(yùn)動(dòng)鏈組成的三軸正交或近似正交的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的如同圖12的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，也可以把6個(gè)球面副S都安排在同一個(gè)平面上，其結(jié)構(gòu)型式要稍微簡(jiǎn)單一些(參見圖17)，圖中外側(cè)固定裝置是靜平臺(tái)A，中間的圓環(huán)為動(dòng)平臺(tái)B；但是，此時(shí)正交性就沒有了，出現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)耦合。對(duì)于圖14和圖15所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)也可以根據(jù)該原則進(jìn)行仿照處理，即將6個(gè)球面副S都安排在同一個(gè)平面上，改造后的結(jié)構(gòu)如圖18和圖19所示。它們的靜平臺(tái)A位于下面，動(dòng)平臺(tái)圓環(huán)B位于上面。
前面介紹的各種并聯(lián)機(jī)構(gòu)都是每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)副，如果每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)副，則可以構(gòu)造如圖20所示的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)中只有3個(gè)CCS運(yùn)動(dòng)鏈，但是，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六個(gè)圓柱副C全是驅(qū)動(dòng)副，該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，具有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接于該兩個(gè)平臺(tái)之間的多個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈組成；其特征在于所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)鏈為3個(gè)，均是由第一圓柱副C、第二圓柱副C和球面副S組成，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為3個(gè)CCS運(yùn)動(dòng)鏈的并聯(lián)機(jī)構(gòu)；每個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈都有兩個(gè)圓柱副同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)副。
全文摘要
一種由圓柱副、圓柱副和球面副構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和連接于該兩個(gè)平臺(tái)之間的多個(gè)均由圓柱副C、圓柱副C和球面副S構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)鏈組成，即該并聯(lián)機(jī)構(gòu)為3個(gè)CCS運(yùn)動(dòng)鏈的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明是對(duì)傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)而推出的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)是把傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)中控制兩點(diǎn)間距離的運(yùn)動(dòng)鏈改變?yōu)榭刂泣c(diǎn)到直線間距離或控制點(diǎn)到平面間距離的運(yùn)動(dòng)鏈，用來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)剛體間的位置與姿態(tài)的調(diào)節(jié)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)新穎、正解簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)位置選擇靈活、控制容易、工作空間大?？梢圆捎闷渌\(yùn)動(dòng)副的多種不同運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行變異改造而構(gòu)成多種不同結(jié)構(gòu)型式。本發(fā)明是一種在位置驅(qū)動(dòng)和調(diào)節(jié)、機(jī)械加工、傳感器等許多領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用前景的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)B25J9/08GK1927550SQ20061010934
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者高小山, 廖啟征 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院