專利名稱：2-prr&pprr三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)三個移動的三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)可定義為靜平臺(固定平臺)和動平臺(運(yùn)動平臺)之間用兩個以上的運(yùn)動支鏈相連，每個運(yùn)動支鏈由連桿和運(yùn)動副組成，運(yùn)動平臺具有兩個或兩個以上的自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于大型模擬設(shè)備、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、測量儀、傳感器、微動操作機(jī)和多維振動設(shè)備等技術(shù)領(lǐng)域。除了經(jīng)典的六自由度Mewart平臺之外，研究人員也發(fā)明了很多六自由度機(jī)構(gòu)。但由于結(jié)構(gòu)的限制，六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動耦合性強(qiáng)、運(yùn)動學(xué)正解復(fù)雜、工作空間小和傳動特性差等技術(shù)問題沒能很好的解決。而少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景，不少學(xué)者研究了多種該類型的機(jī)構(gòu)，如Deta機(jī)構(gòu)、Mar Like機(jī)構(gòu)等。中國學(xué)者在少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的研究方面也取得了大量的研究成果(如專利申請?zhí)?01108297. 6 ；01113519. 0 ；03113354. 1 ；200410018623. 8 ；200510037951. 7 ； 200910228323. 5 ；200910228327. 3 ；200910228324. X 等)。目前基于三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)作為定位部件，在車輛和設(shè)備減振等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，如果在該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動平臺上再串接一個兩自由度的旋轉(zhuǎn)頭而構(gòu)造出五自由度的混聯(lián)機(jī)器人，在高速加工機(jī)床、激光沖擊成形設(shè)備等領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)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(yùn)動副多而導(dǎo)致剛度不足這一問題， 需要創(chuàng)造出滿足運(yùn)動形式要求且運(yùn)動副少、剛度高的新機(jī)型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動副數(shù)目少、 成本較低、能實現(xiàn)三個移動的空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。一種2-PRR&PPRR三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，由運(yùn)動平臺1、固定平臺2和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈Ml，M2，M3組成，其特征在于所述的支鏈Ml自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副R11，R12和兩個移動副Pll, P12以及它們之間的連桿Li，L2，L3組成；支鏈M2自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副R21，R22和一個移動副P2以及它們之間的連桿L4，L5組成；支鏈M3自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副R31，R32和一個移動副P3以及它們之間的連桿L6，L7組成。其中所述的連桿L3，L5，L7分別通過移動副P12，P2，P3與固定平臺相聯(lián)接，移動副P12， P2，P3為機(jī)構(gòu)的驅(qū)動副，且移動副P12的軸線與移動副P2，P3的軸線都成45°夾角，移動副 P2的軸線與移動副P3的軸線相垂直；所述的連桿L2，通過移動副Pll與連桿L3相聯(lián)接移，且移動副Pll的軸線與移動副P12的軸線相垂直；所述的連桿Li，L4，L6分別通過轉(zhuǎn)動副R12，R22，R32與連桿L2，L5，L7相聯(lián)接，且轉(zhuǎn)動畐Ij R12，R22，R32的軸線分別與移動副P12，P2，P3的軸線相垂直；所述的連桿Li，L4，L6分別通過轉(zhuǎn)動副Rl 1，R21，R31與運(yùn)動平臺相聯(lián)接，且轉(zhuǎn)動副Rll, R21，R31的軸線分別與轉(zhuǎn)動副R12，R22，R32的軸線相平行。所述的2-PRR&PPRR三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，運(yùn)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，且滿足轉(zhuǎn)動副R21的軸線與轉(zhuǎn)動副R31的軸線相垂直，轉(zhuǎn)動副Rll的軸線與轉(zhuǎn)動副R21和轉(zhuǎn)動副R31的軸線都成45°夾角。本發(fā)明的有益效果是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動平臺可實現(xiàn)三個移動的運(yùn)動輸出；機(jī)構(gòu)簡單、機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)少，且運(yùn)動副均為低副，運(yùn)動副自由度總數(shù)只有10個；可以有效地改善并聯(lián)機(jī)構(gòu)因為運(yùn)動副自由度過多而導(dǎo)致的容易發(fā)生撓曲和扭轉(zhuǎn)變形的問題；通過在運(yùn)動平臺上串接一個兩自由度的旋轉(zhuǎn)頭， 特別是具有兩個轉(zhuǎn)動自由度的旋轉(zhuǎn)頭，便可設(shè)計出三個移動兩個轉(zhuǎn)動的五自由度混聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，可用于復(fù)雜曲面的跟蹤掃描、沖擊成形和加工等場合。


圖1為2-PRR&PPRR三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例和圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，一種2-PRR&PPRR三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，由運(yùn)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Ml自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副R11，R12和兩個移動副P11，P12以及它們之間的連桿L1，L2，L3組成； 支鏈M2自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副R21，R22和一個移動副P2以及它們之間的連桿L4，L5 組成；支鏈M3自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副R31，R32和一個移動副P3以及它們之間的連桿 L6，L7組成。連桿L3，L5，L7分別通過移動副P12，P2，P3與固定平臺相聯(lián)接，移動副P12， P2，P3為機(jī)構(gòu)的驅(qū)動副，且移動副P12的軸線與移動副P2，P3的軸線都成45°夾角，移動副 P2的軸線與移動副P3的軸線相垂直；連桿L2，通過移動副Pll與連桿L3相聯(lián)接移，且移動副Pll的軸線與移動副P12的軸線相垂直；連桿Li，L4，L6分別通過轉(zhuǎn)動副R12，R22，R32 與連桿L2，L5，L7相聯(lián)接，且轉(zhuǎn)動副R12，R22，R32的軸線分別與移動副P12，P2，P3的軸線相垂直；連桿Li，L4，L6分別通過轉(zhuǎn)動副Rl 1，R21，R31與運(yùn)動平臺相聯(lián)接，且轉(zhuǎn)動副Rl 1， R21，R31的軸線分別與轉(zhuǎn)動副R12，R22，R32的軸線相平行。運(yùn)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，且滿足轉(zhuǎn)動副 R21的軸線與轉(zhuǎn)動副R31的軸線相垂直，轉(zhuǎn)動副Rll的軸線與轉(zhuǎn)動副R21和轉(zhuǎn)動副R31的軸線都成45°夾角。與固定平臺相聯(lián)接的移動副P12，P2，P3為機(jī)構(gòu)的驅(qū)動副，通過直線電機(jī)或者電動推桿或者高精度伺服液壓缸等能夠?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動的動力源來驅(qū)動。當(dāng)各驅(qū)動副在控制下運(yùn)動不同的位移時，其余的各轉(zhuǎn)動副和移動副則在連桿和運(yùn)動平臺的拉動下，作相應(yīng)的
4運(yùn)動，從而實現(xiàn)運(yùn)動平臺在工作空間內(nèi)作三個移動的運(yùn)動輸出。
權(quán)利要求
1.一種2-PRR&PPRR三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，由運(yùn)動平臺(1)、固定平臺(2)和聯(lián)接上述兩平臺的三條支鏈(Ml，M2，M3)組成，其特征在于所述的支鏈(Ml)自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副(Rl 1，R12)和兩個移動副(Pl，P12)以及它們之間的連桿(Li，L2，L3)組成；支鏈(M》自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副(R21，R2》和一個移動副(P》以及它們之間的連桿(L4，L5)組成；支鏈(M3)自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副(R31，R32)和一個移動副(P3) 以及它們之間的連桿(L6，L7)組成，其中所述的連桿(L3，L5，L7)分別通過移動副(P12，P2，P3)與固定平臺相聯(lián)接，移動副 (P12，P2，P3)為機(jī)構(gòu)的驅(qū)動副，且移動副(P12)的軸線與移動副(P2，P3)的軸線都成45° 夾角，移動副(P2)的軸線與移動副(P3)的軸線相垂直；所述的連桿(L2)，通過移動副(Pll)與連桿(L3)相聯(lián)接，且移動副(Pll)的軸線與移動副(P12)的軸線相垂直；所述的連桿(L1，L4，L6)分別通過轉(zhuǎn)動副(R12，R22，R32)與連桿(L2，L5，L7)相聯(lián)接， 且轉(zhuǎn)動副(R12，R22，R32)的軸線分別與移動副(P12，P2，P3)的軸線相垂直；所述的連桿(Li，L4，L6)分別通過轉(zhuǎn)動副(Rl 1, R21，R31)與運(yùn)動平臺(1)相聯(lián)接，且轉(zhuǎn)動畐IJ (R11，R21，R31)的軸線分別與轉(zhuǎn)動副(R12，R22，R32)的軸線相平行。
2.如權(quán)利要求1所述的2-PRR&PPRR三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的運(yùn)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；所述的轉(zhuǎn)動副(R21) 的軸線與轉(zhuǎn)動副(R31)的軸線相垂直，轉(zhuǎn)動副(Rll)的軸線與轉(zhuǎn)動副(R21)和轉(zhuǎn)動副(R31) 的軸線都成45°夾角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三自由度空間并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由運(yùn)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，自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副和一個移動副以及它們之間的連桿組成，另一條支鏈自上而下分別由兩個轉(zhuǎn)動副和兩個移動副以及它們之間的連桿組成。本發(fā)明的機(jī)構(gòu)其運(yùn)動平臺可實現(xiàn)三個移動的運(yùn)動輸出。該機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)少，運(yùn)動副自由度總數(shù)只有10個，使得它可以有效地改善并聯(lián)機(jī)構(gòu)因為運(yùn)動副自由度過度而導(dǎo)致的容易發(fā)生撓曲和扭轉(zhuǎn)變形的問題。另外通過在運(yùn)動平臺上串接一個兩自由度的旋轉(zhuǎn)頭，由此可設(shè)計出五自由度的混聯(lián)機(jī)器人，可用于高速加工機(jī)床、激光沖擊成形設(shè)備等場合。
文檔編號B25J9/08GK102166749SQ20111006287
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者沈豫浙, 王成軍 申請人:安徽理工大學(xué)