專利名稱：2-ppt&pps三自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)的制作方法
2-PPT&PPS三自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人和先進制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種實現(xiàn)空間一平動兩轉(zhuǎn)動的
少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)。背景技術(shù)：
并聯(lián)機器人機構(gòu)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(gòu)。并聯(lián)機器人機構(gòu)廣泛應用于大型模擬設(shè)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(shù)領(lǐng)域。Stewart平臺是一種典型的并聯(lián)機 器人機構(gòu)，該機構(gòu)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(gòu)的一次革命，在這以后發(fā)明了多種6自由度并聯(lián)機構(gòu)。 由于結(jié)構(gòu)的限制，6自由度并聯(lián)機構(gòu)有許多技術(shù)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。少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)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(gòu)，如Delta機構(gòu)、Star Like機構(gòu) 等。中國學者在少自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申 i青號:01108297. 6 ;01113519. 0 ;03113354. 1 ;200410018623. 8 ;200510037951. 7等)。
目前基于3自由度并聯(lián)機構(gòu)機器人機構(gòu)作為定位部件，在其運動平臺串接一個2 自由度的旋轉(zhuǎn)頭而構(gòu)造出5自由度的混聯(lián)機器人，在高速加工領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應用前 景，為克服并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的定位部件存在桿件多、運動副多而導致剛度不足這一問題，需要 創(chuàng)造出滿足運動形式要求且運動副少、剛度高的新機型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運動副數(shù)目少、成本較低、實現(xiàn)一平動兩轉(zhuǎn)動 的空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。 本發(fā)明為解決上述問題所采用的方案是設(shè)計一種利用較少運動副實現(xiàn)一平動兩 轉(zhuǎn)動的空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。該機構(gòu)由運動平臺1、固定平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條支 鏈支鏈M1、支鏈M2、支鏈M3組成；其中支鏈M1，支鏈M2自上而下分別由一個虎克鉸Tl， T2、兩個移動鉸P1， P4， P2， P5以及它們之間的連桿L1， L2， L3， L4組成；支鏈M3自上而下 分別由一個球鉸鏈Sl、兩個移動鉸P3， P6以及它們之間的連桿L5， L6組成；其中
所說的桿件L2， L4， L6分別通過移動鉸P4， P5， P6與固定平臺相聯(lián)接，移動鉸P4， P5， P6為機構(gòu)的三個驅(qū)動副，且桿件L2， L4， L6的運動軸線與固定平臺相垂直；
所說的桿件Ll， L3， L5分別通過移動鉸Pl， P2， P3與桿件L2， L4， L6相聯(lián)接，且移 動鉸P1的軸線與移動鉸P4的軸線垂直，且移動鉸P2的軸線與移動鉸P5的軸線垂直，且移 動鉸P3的軸線與移動鉸P6的軸線垂直； 所說的桿件Ll， L3， L5分別通過虎克鉸Tl， T2和球鉸鏈Sl與運動平臺1相聯(lián)接， 虎克鉸T1， T2上的兩個軸的軸線與運動平臺1共面，且其中一個軸線分別與移動鉸P1， P2
3的軸線垂直，球鉸鏈S1的一個軸線與移動鉸P3的軸線垂直； 所說的運動平臺1與固定平臺2為相似三角形，且為等腰直角三角形，并滿足虎 克鉸T1中心點與球鉸鏈S1中心點的連線與虎克鉸T2中心點與球鉸鏈S1中心點的連線垂 直；移動鉸P4中心點與移動鉸P6中心點的連線與移動鉸P5中心點與移動鉸P6中心點的 連線垂直。 本發(fā)明的有益效果是 1、機構(gòu)工作平臺可實現(xiàn)一平動兩轉(zhuǎn)動的運動輸出。 2、機構(gòu)簡單，運動副均為低副、機構(gòu)關(guān)節(jié)少，運動副自由度總數(shù)只有13個。 3、可以有效的改善并聯(lián)機構(gòu)因運動副自由度過多而導致的容易發(fā)生撓曲和扭轉(zhuǎn)
變形的問題。 4、通過在運動平臺上串接一個二自由度的旋轉(zhuǎn)頭，由此可設(shè)計出五自由度的混聯(lián) 機器人，可用于復雜曲面等場合。 5、在平動方向上可實現(xiàn)長距離運動，尤其適用于長軸形曲面加工。

圖12-PPT&PPS三自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)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
實施例1 利用較少運動副實現(xiàn)一平動兩轉(zhuǎn)動的空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。該機構(gòu)由運動平臺1、 固定平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈支鏈M1、支鏈M2、支鏈M3組成；其中支鏈M1，支 鏈M2自上而下分別由一個虎克鉸T1， T2、兩個移動鉸P1， P4， P2， P5以及它們之間的連桿 L1，L2，L3，L4組成；支鏈M3自上而下分別由一個球鉸鏈Sl、兩個移動鉸P3， P6以及它們之 間的連桿L5， L6組成。連桿L2， L4， L6與固定平臺2相聯(lián)接，移動鉸P4， P5， P6為機構(gòu)的驅(qū) 動副，與驅(qū)動副相鄰的移動鉸Pl， P2， P3軸線分別與驅(qū)動副軸線垂直，通過虎克鉸Tl， T2和 球鉸鏈Sl將桿件Ll， L3， L5與運動平臺1相聯(lián)接，且虎克鉸Tl， T2的兩個軸線與運動平臺 1共面，且其中一個軸線與移動鉸P1，P2軸線垂直，球鉸鏈Sl的一個軸線與移動鉸P3軸線 垂直。運動平臺1與固定平臺2為相似三角形，且為等腰直角三角形，虎克鉸Tl中心點與 球鉸鏈Sl中心點的連線與虎克鉸T2中心點與球鉸鏈Sl中心點的連線垂直；移動鉸P4中 心點與移動鉸P6中心點的連線與移動鉸P5中心點與移動鉸P6中心點的連線垂直。
如圖1所示，與固定平臺相連的移動鉸P4， P5， P6為驅(qū)動副，通過電機帶動滾珠絲 桿來驅(qū)動。當各驅(qū)動副在控制下運動不同的位移時，其余各移動副、虎克鉸、球鉸鏈則在連 桿和運動平臺的拉動下，做相應的運動，從而實現(xiàn)運動平臺在工作空間內(nèi)做一平動兩轉(zhuǎn)動 運動。
權(quán)利要求
一種2-PPT&PPS三自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于，該機構(gòu)由運動平臺1、固定平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈支鏈M1、支鏈M2、支鏈M3組成；其中支鏈M1，支鏈M2自上而下分別由一個虎克鉸T1，T2、兩個移動鉸P1，P4，P2，P5以及它們之間的連桿L1，L2，L3，L4組成；支鏈M3自上而下分別由一個球鉸鏈S1、兩個移動鉸P3，P6以及它們之間的連桿L5，L6組成；其中連桿L2，L4，L6分別通過移動鉸P4，P5，P6與固定平臺相聯(lián)接，移動鉸P4，P5，P6為機構(gòu)的三個驅(qū)動副，且桿件L2，L4，L6的運動軸線與固定平臺相垂直；桿件L1，L3，L5分別通過移動鉸P1，P2，P3與桿件L2，L4，L6相聯(lián)接，且移動鉸P1的軸線與移動鉸P4的軸線垂直，且移動鉸P2的軸線與移動鉸P5的軸線垂直，且移動鉸P3的軸線與移動鉸P6的軸線垂直；桿件L1，L3，L5分別通過虎克鉸T1，T2和球鉸鏈S1與運動平臺1相聯(lián)接，虎克鉸T1，T2上的兩個軸的軸線與運動平臺1共面，且其中一個軸線分別與移動鉸P1，P2的軸線垂直，球鉸鏈S1的一個軸線與移動鉸P3的軸線垂直。
2. 如權(quán)利要求1所述的2-PPT&PPS三自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)，其特征在于，所說的 運動平臺1與固定平臺2為相似三角形，且為等腰直角三角形，并滿足虎克鉸T1中心點與 球鉸鏈Sl中心點的連線與虎克鉸T2中心點與球鉸鏈Sl中心點的連線垂直；移動鉸P4中 心點與移動鉸P6中心點的連線與移動鉸P5中心點與移動鉸P6中心點的連線垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三自由度空間并聯(lián)機器人機構(gòu)。該機構(gòu)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，其中兩條支鏈結(jié)構(gòu)相同，自上而下分別由一個胡克鉸、兩個移動鉸，以及它們之間的連桿組成，另一條支鏈自上而下分別由一個球鉸鏈、兩個移動鉸，以及它們之間的連桿組成。本發(fā)明的機構(gòu)其工作平臺可實現(xiàn)一平動兩轉(zhuǎn)動的運動輸出；該機構(gòu)關(guān)節(jié)少，運動副自由度總數(shù)只有13個，使得它可以有效的改善并聯(lián)機構(gòu)因運動副自由度過多而導致的容易發(fā)生撓曲和扭轉(zhuǎn)變形的問題。另外通過在運動平臺上串接一個二自由度的旋轉(zhuǎn)頭，由此可設(shè)計出五自由度的混聯(lián)機器人，可用于復雜曲面加工等場合。
文檔編號B25J9/08GK101704243SQ20091022832
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者李彬, 趙新華, 魏璇 申請人:天津理工大學