專利名稱：一種含有匯交平行四邊形的三平動(dòng)自由度機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別涉及一種含有匯交平行四邊形的三平動(dòng)自由度機(jī)器 人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
美國(guó)專利US4976572(或 WO77。3527、ΕΡ02504π)、CH672079、EP0250470、 JP63501760T)公開了一種空間對(duì)稱三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括三條主動(dòng)支鏈，每條支鏈包括主 動(dòng)臂和從動(dòng)臂兩部分。此類機(jī)構(gòu)支鏈的形式分為兩種，一種為主動(dòng)臂和從動(dòng)臂均為單桿形 式，從動(dòng)臂的兩端通過(guò)虎克鉸分別與主動(dòng)臂和動(dòng)平臺(tái)連接；一種為主動(dòng)臂為單桿，而從動(dòng)臂 為雙桿，雙桿從動(dòng)臂構(gòu)成平行四邊形，每根桿兩端通過(guò)球鉸鏈分別與主動(dòng)臂和動(dòng)平臺(tái)連接， 其中主動(dòng)臂一端相對(duì)于靜平臺(tái)僅具有一個(gè)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，另一端通過(guò)球鉸與從動(dòng)臂的 一端連接，從而限制動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于固定機(jī)架的三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度。此類機(jī)構(gòu)的鉸鏈不存在標(biāo) 準(zhǔn)件，制造周期長(zhǎng)，安裝復(fù)雜。中國(guó)專利200510015750公開了一種含有一種含鋼絲平行四邊形支鏈結(jié)構(gòu)的空間 三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由固定架、動(dòng)平臺(tái)以及分別軸對(duì)稱均布設(shè)置在所述的固定架與動(dòng) 平臺(tái)之間的三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈構(gòu)成；所述的支鏈，由固定設(shè)置在所述固定架上的驅(qū)動(dòng)裝 置、一端連接所述驅(qū)動(dòng)裝置的輸出端另一端與連接塊固接的近架桿、以及一端與所述的連 接塊球鉸接另一端與所述的動(dòng)平臺(tái)球鉸接的遠(yuǎn)架桿構(gòu)成，所述遠(yuǎn)架桿的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有與 之平行的兩根鋼絲，所述鋼絲的兩端分別與所述的連接塊和動(dòng)平臺(tái)球鉸接。此類機(jī)構(gòu)的缺 點(diǎn)在于由于鋼絲是柔性單元當(dāng)松緊程度不同時(shí)其長(zhǎng)度亦變化，從而造成動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)發(fā)生變 化，使得動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)_有技術(shù)中的不足，提供一種制造周期短，安 裝方便，動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)精度高的，含有匯交平行四邊形的三平動(dòng)自由度機(jī)器人機(jī)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的基本構(gòu)思是由主支鏈保證動(dòng)平臺(tái)的位置精度并 驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)，由副支鏈和主支鏈構(gòu)成匯交平行四邊形用于保證動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)精度。本發(fā)明所提供的一種含有匯交平行四邊形的三平動(dòng)自由度機(jī)器人機(jī)構(gòu)包括靜平 臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、三條主支鏈、二條副支鏈，所述主支鏈和副支鏈共同連接所述的靜平臺(tái)和動(dòng)平 臺(tái)；所述的主支鏈由主動(dòng)臂、從動(dòng)臂組成，主動(dòng)臂、從動(dòng)臂的連接處均采用球鉸鏈連接形式； 所述的副支鏈包括由副主動(dòng)臂、襯架、副從動(dòng)臂組成，副主動(dòng)臂、襯架、副從動(dòng)臂三者間均采 用球鉸鏈的連接形式；所述的主動(dòng)臂、副主動(dòng)臂通過(guò)平面鉸鏈分別與所述靜平臺(tái)形成連接； 所述的從動(dòng)臂、副從動(dòng)臂通過(guò)球鉸鏈分別與所述的動(dòng)平臺(tái)形成連接；所述的主支鏈和副支 鏈之間通過(guò)所述的襯架形成連接，連接處采用平面鉸鏈的形式；所述的三條主支鏈均勻布 置，且均有驅(qū)動(dòng)裝置與主動(dòng)臂連接；所述的副支鏈分布于其中的任意兩條主支鏈上；所述 的副主動(dòng)臂和主動(dòng)臂的桿長(zhǎng)相等，且其與所述的靜平臺(tái)連接處的兩鉸鏈的中心距離等于其與所述的襯架連接處的兩鉸鏈的中心距離；所述的從動(dòng)臂和副從動(dòng)臂的桿長(zhǎng)相等，且其與 所述的動(dòng)平臺(tái)連接處的兩鉸鏈的中心距離等于其與所述的襯架連接處的兩鉸鏈的中心軸距離。本發(fā)明的有益效果是增加副支鏈，限制了動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度，使動(dòng)平臺(tái)相 對(duì)靜平臺(tái)僅具有三個(gè)平動(dòng)自由度。由主支鏈保證動(dòng)平臺(tái)的位置精度，由副支鏈和主支鏈構(gòu) 成的匯交平行四邊形保證動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)精度，避免了鋼絲彈性所造成的姿態(tài)誤差。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的主支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的副支鏈和主支鏈構(gòu)成的匯交平行四邊形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的I部放大圖；圖5是圖3的II部放大圖；圖中1 靜平臺(tái)，2 副主動(dòng)臂，3 襯架，4 主動(dòng)臂，5 從動(dòng)臂，6 副從動(dòng)臂，7 動(dòng)平 臺(tái)8:驅(qū)動(dòng)裝置。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種具有匯交平行四邊形的空間三平動(dòng)并聯(lián)機(jī) 構(gòu)，由靜平臺(tái)1，動(dòng)平臺(tái)7，設(shè)置在所述的靜平臺(tái)1與動(dòng)平臺(tái)7之間的三條結(jié)構(gòu)相同的主支鏈 以及兩條副支鏈連接靜平臺(tái)1與動(dòng)平臺(tái)7，所述的主支鏈和副支鏈構(gòu)成兩條匯交平行四邊 形支鏈，可以限制動(dòng)平臺(tái)7的三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度。請(qǐng)參見圖2，所述的三條主支鏈分別由驅(qū)動(dòng)裝置8，主動(dòng)臂4和從動(dòng)臂5構(gòu)成；所述 三條主動(dòng)支鏈之一與所述的靜平臺(tái)1和動(dòng)平臺(tái)7的連接方式是如圖1所示，所述的驅(qū)動(dòng)裝 置8固定連接靜平臺(tái)1 ；所述主動(dòng)臂4的一端連接所述驅(qū)動(dòng)裝置8的輸出端，其另一端(末 端)與所述的主從動(dòng)臂5—端球鉸接；所述從動(dòng)臂5的一端與主動(dòng)臂4的球鉸接，其另一端 與動(dòng)平臺(tái)7球鉸接。所述的驅(qū)動(dòng)裝置8與靜平臺(tái)1固定連接，可使其輸出端為與其連接的動(dòng)平臺(tái)4提 供一個(gè)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)裝置8采用了伺服電機(jī)-減速器的結(jié)構(gòu)形式，為與其連接的 主動(dòng)臂4提供一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，為了達(dá)到同樣目的，還可以采用扭矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為與其連接 的主動(dòng)臂4提供一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。在某種應(yīng)用狀況下，也可以采用直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，為 與其連接的主動(dòng)臂4提供一個(gè)移動(dòng)自由度。當(dāng)然，在具體實(shí)施時(shí)，采用其它任意一種可實(shí)現(xiàn) 相同運(yùn)動(dòng)功能的結(jié)構(gòu)形式作為驅(qū)動(dòng)方式都是可以的。請(qǐng)參見圖3、圖4、圖5，所述的一組匯交平行四邊形，由兩個(gè)平行四邊形組成。第一 個(gè)平行四邊形，請(qǐng)參見圖4，設(shè)靜平臺(tái)1上連接所述的主動(dòng)臂4和副主動(dòng)臂2的軸中心連線 為直線D，所述襯架3上連接所述的主動(dòng)臂4和副主動(dòng)臂3的軸中心連線為直線E，所述的 副主動(dòng)臂2為直線F，所述主動(dòng)臂4為直線G，則直線D等于E，直線F等于G。由平行四邊 形判定定理，可得該四條直線形成一個(gè)平行四邊形。第二個(gè)平行四邊形請(qǐng)參見圖5，設(shè)所述 的動(dòng)平臺(tái)7上連接所述的從動(dòng)臂5和副從動(dòng)臂6的軸中心連線為J，所述襯架3上連接所述的從動(dòng)臂5和副從動(dòng)臂6的軸中心連線為直線K，所述的從動(dòng)臂5為直線L，所述的副從 動(dòng)臂6的為直線Q，則直線J等于K，直線L等于Q。由平行四邊形判定定理，可得該四條直 線形成一個(gè)平行四邊形。由于這兩個(gè)平行四邊形分別有一邊位于襯架3上，因此它們的相 對(duì)角度固定不變。因此直線K和靜平臺(tái)1上的直線D始終成一固定角度，從而使得動(dòng)平臺(tái) 7上的一條直線平行于靜平臺(tái)。而兩組匯交平行四邊形使得動(dòng)平臺(tái)7上的兩條相交直線平 行于靜平臺(tái)，進(jìn)而動(dòng)平臺(tái)的3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度得到限制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其不同點(diǎn)在于(1)采用匯交平行四邊形作為限制轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的約束；(2)利用通用標(biāo)準(zhǔn)件球鉸鏈作為各處的鏈接方式；本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于采用兩組匯交平行四邊形限制動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng) 自由度，從而構(gòu)成一種全新的空間三平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的有益效果是有效避免了由于 鋼絲彈性引起的姿態(tài)誤差，并且制作簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試方便，從而降低了機(jī)構(gòu)的制造成本。以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所 示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它形式的由從動(dòng)支鏈來(lái)限制 動(dòng)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)自由度方法，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例， 均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種含有匯交平行四邊形的三平動(dòng)自由度機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、三條主支鏈、二條副支鏈，所述主支鏈和副支鏈共同連接所述的靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)；所述的主支鏈由主動(dòng)臂、從動(dòng)臂組成，主動(dòng)臂、從動(dòng)臂的連接處均采用球鉸鏈連接形式；所述的副支鏈包括由副主動(dòng)臂、襯架、副從動(dòng)臂組成，副主動(dòng)臂、襯架、副從動(dòng)臂三者間均采用球鉸鏈的連接形式；所述的主動(dòng)臂、副主動(dòng)臂通過(guò)平面鉸鏈分別與所述靜平臺(tái)形成連接；所述的從動(dòng)臂、副從動(dòng)臂通過(guò)球鉸鏈分別與所述的動(dòng)平臺(tái)形成連接；所述的主支鏈和副支鏈之間通過(guò)所述的襯架形成連接，連接處采用平面鉸鏈的形式；所述的三條主支鏈均勻布置，且均有驅(qū)動(dòng)裝置與主動(dòng)臂連接；所述的副支鏈分布于其中的任意兩條主支鏈上；所述的副主動(dòng)臂和主動(dòng)臂的桿長(zhǎng)相等，且其與所述的靜平臺(tái)連接處的兩鉸鏈的中心距離等于其與所述的襯架連接處的兩鉸鏈的中心距離；所述的從動(dòng)臂和副從動(dòng)臂的桿長(zhǎng)相等，且其與所述的動(dòng)平臺(tái)連接處的兩鉸鏈的中心距離等于其與所述的襯架連接處的兩鉸鏈的中心軸距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有匯交平行四邊形的三平動(dòng)自由度機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特 征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置采用伺服電機(jī)_減速器結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有匯交平行四邊形的三平動(dòng)自由度機(jī)器人機(jī)構(gòu)，所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu)由主支鏈、副支鏈、靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置組成，所述主支鏈、副支鏈連接所述的靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，所述主支鏈由主動(dòng)臂和主從動(dòng)臂組成，所述副支鏈包括由副主動(dòng)臂、襯架、副從動(dòng)臂組成。所述主支鏈和副支鏈形成匯交平行四邊形，兩組所述的匯交平行四邊形即可限制動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，從而使得動(dòng)平臺(tái)僅有三個(gè)平動(dòng)自由度。
文檔編號(hào)B25J9/10GK101913146SQ201010251559
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者張良安, 梅江平 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)