專利名稱：一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械學(xué)領(lǐng)域的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別涉及一種用于空間姿態(tài)調(diào)整的三自 由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于其剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力大、誤差積累小、動(dòng)態(tài)特性好 等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于重載模擬設(shè)備、姿態(tài)調(diào)整裝置、數(shù)控機(jī)床、傳感器、 仿生機(jī)構(gòu)等方面。
用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是一類重要的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可以實(shí) 現(xiàn)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行空間姿態(tài)調(diào)整。但是，由于并聯(lián)機(jī)構(gòu)各個(gè) 支鏈之間的耦合性，即個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)輸入與機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)輸出之間是 非線性的，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)控制復(fù)雜，從而限制了機(jī)構(gòu)工作精度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī) 構(gòu)，具有完全對(duì)稱、簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦的特性。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是 一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度 并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括基座、末端操作器和三個(gè)結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同的分支機(jī) 構(gòu)；構(gòu)成該機(jī)構(gòu)的零部件之間的連接是
分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)螺釘固定在基座的連接片上，分支機(jī)構(gòu)上的球 副凸球與末端操作器上的球副凹槽配合在一起，形成球面副，構(gòu)成了用于姿態(tài) 調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
每一個(gè)分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)分支機(jī)構(gòu)上的球副凸球在平面內(nèi)擺動(dòng)， 通過(guò)球副凸球與末端操作器上的球副凹槽配合，將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給末端操作器，帶動(dòng)末端操作器在空間運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。
本發(fā)明所具有的有益效果是本發(fā)明機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)空間的三維轉(zhuǎn)
動(dòng)，且由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦，從而具有易于控制、動(dòng)態(tài)性能良好、
精度高等特點(diǎn)?？梢詮V泛應(yīng)用于各種姿態(tài)調(diào)整裝置中，諸如衛(wèi)星天線和攝像
姿態(tài)調(diào)整裝置，肩關(guān)節(jié)等仿生機(jī)構(gòu)。


圖l用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖2圖1的A-A剖面圖3分支機(jī)構(gòu)示意圖4圖3的B-B剖面圖5圖3的C-C剖面圖6末端操作器；
圖7驅(qū)動(dòng)電機(jī)；
圖中基座l，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2，末端操作器3，連接片4，擺桿5，連桿6，鍵 7，銷釘8，螺栓9，螺母IO，球副凸球ll，球副凹槽12。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的說(shuō)明。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如圖1所示。該機(jī)構(gòu)包括基座l、末 端操作器3和三個(gè)結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同的分支機(jī)構(gòu)。
如圖1、 2、 3、 4、 5、 6、 7所示，本發(fā)明利用簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)末端 操作器的姿態(tài)調(diào)整功能。分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)2通過(guò)銷釘8固定在基座的連接片4上，分支機(jī)構(gòu)上的 球副凸球11與末端操作器3上的球副凹槽12配合在一起，形成球面副，構(gòu)成了用 于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；
每一個(gè)分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)2帶動(dòng)分支機(jī)構(gòu)上的球副凸球11在平面內(nèi)擺 動(dòng)，通過(guò)球副凸球11與末端操作器3上的球副凹槽12配合，將電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)力傳 遞給末端操作器3，帶動(dòng)末端操作器3在空間運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。
分支機(jī)構(gòu)，如圖3、 4、 5、 7所示，有三個(gè)，并且結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同，每 一個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括 一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、 一個(gè)擺桿5、 一個(gè)連桿6和一個(gè)球副凸球11; 驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的輸出軸通過(guò)鍵7與擺桿5帶鍵槽的一端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；擺桿5的 另一端通過(guò)螺栓9和螺母10與連桿6的一端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；連桿6的另一端與
球副凸球l 1的一端焊接在一起。
基座l，如圖l、 3、 4所示，由三根長(zhǎng)度、截面均相同的桿的一端垂直焊接
而成，桿的另一端與連接片4焊接。
末端操作器3，如圖l、 6所示，外觀為正三角形，中部為一星形筋板結(jié)構(gòu)，
三個(gè)頂角上焊接球副凹槽12。
權(quán)利要求
1.一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該機(jī)構(gòu)包括基座(1)、末端操作器(3)和三個(gè)結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同的分支機(jī)構(gòu)；構(gòu)成該機(jī)構(gòu)的零部件之間的連接為分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)通過(guò)螺釘(8)固定在基座的連接片(4)上，分支機(jī)構(gòu)上的球副凸球(11)與末端操作器(3)上的球副凹槽(12)配合在一起，形成球面副，構(gòu)成了用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；每一個(gè)分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)帶動(dòng)分支機(jī)構(gòu)上的球副凸球(11)在平面內(nèi)擺動(dòng)，通過(guò)球副凸球(11)與末端操作器(3)上的球副凹槽(12)配合，將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給末端操作器(3)，帶動(dòng)末端操作器(3)在空間運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，分支機(jī)構(gòu)有三個(gè)，并且結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同，每一個(gè)分支機(jī)構(gòu)包括 一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)、 一個(gè)擺桿(5)、 一個(gè)連桿(6)和一個(gè)球副凸球(11);驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)的輸出軸通過(guò)鍵(7)與擺桿(5)帶鍵槽的一端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；擺桿(5)的另一端通過(guò)螺栓(9)和螺母(10)與連桿(6)的一端連接，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；連桿(6)的另一端與球副凸球(11)的一端焊接在一起。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，基座(1)由三根長(zhǎng)度、截面均相同的桿的一端垂直焊接而成，桿的另一端與連接片(4)焊接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于，末端操作器的外觀為正三角形，中部為一星形筋板結(jié)構(gòu)，三個(gè)頂角上焊接球副凹槽(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它包括基座(1)、末端操作器(3)和三個(gè)結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同的分支機(jī)構(gòu)。分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)通過(guò)螺釘(8)固定在基座的連接片(4)上，分支機(jī)構(gòu)上的球副凸球(11)與末端操作器上的球副凹槽(12)配合，形成球面副，構(gòu)成了用于姿態(tài)調(diào)整的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)；每一個(gè)分支機(jī)構(gòu)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)帶動(dòng)分支機(jī)構(gòu)上的球副凸球在平面內(nèi)擺動(dòng)，通過(guò)球副凸球(11)與末端操作器上的球副凹槽配合，將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給末端操作器，帶動(dòng)末端操作器在空間運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)空間的三維轉(zhuǎn)動(dòng)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦，具有易于控制、動(dòng)態(tài)性能良好、精度高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J19/00GK101653944SQ200910092230
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者方躍法, 曲海波, 李霄霄, 盛 郭 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)