專利名稱：具有兩轉(zhuǎn)一移三自由度的對(duì)稱結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人機(jī)構(gòu)，特別是一種具有兩轉(zhuǎn)一移三自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)構(gòu)自由度數(shù)少于6的少自由度并聯(lián)機(jī)器人是目前國際并聯(lián)機(jī)器人學(xué)術(shù)界和工 業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中有相當(dāng)數(shù)量的操作任務(wù)所要求的自由度數(shù)少于6，此時(shí)應(yīng)用 合適的少自由度并聯(lián)機(jī)器人，可以有效地節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、控制和維護(hù)方面的成本。具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度(簡稱2轉(zhuǎn)1移)的3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是 少自由度并聯(lián)機(jī)器人中非常重要的一類。3-PRS/RPS類并聯(lián)機(jī)構(gòu)是兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián) 機(jī)構(gòu)的典型代表，被用作望遠(yuǎn)鏡聚焦裝置、運(yùn)動(dòng)模擬器、微操作機(jī)械手、坐標(biāo)測量機(jī)、加工中 心的主軸頭等?，F(xiàn)有的兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(US6431802、W00025976、ZL200610013608. 3, EP1123175、CA2349579、DE59905578D、ES2198991T、ZL200710057179. 4)都存在著伴隨運(yùn)動(dòng)，
致使運(yùn)動(dòng)學(xué)模型復(fù)雜、實(shí)時(shí)控制、標(biāo)定困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種兩轉(zhuǎn)一移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的 改進(jìn)，該機(jī)構(gòu)應(yīng)不存在伴隨運(yùn)動(dòng)，具有易于控制，結(jié)構(gòu)簡單、剛度高，制造成本低的特點(diǎn)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是
具有兩轉(zhuǎn)一移三自由度的對(duì)稱結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架、以及并聯(lián)連接在動(dòng)平 臺(tái)與機(jī)架之間的第一、第二和第三分支；其特征在于所述的第一分支、第二分支和第三分支 中，每一分支從機(jī)架到動(dòng)平臺(tái)依次連接有轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副和萬向鉸，且每個(gè)分支中移動(dòng)副的 運(yùn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線垂直；所述第一分支中的萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二 分支中的萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線且經(jīng)過第三分支中萬向鉸的中心點(diǎn)；第三分 支中萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直或者平行于第一分支、第二分支中兩個(gè)萬向鉸連 接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。每一分支中的移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副中至少有一個(gè)是主動(dòng)移動(dòng)副或者主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副，主動(dòng) 移動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電機(jī)帶動(dòng)的絲杠機(jī)構(gòu)，或者是伺服電機(jī)，主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電 機(jī)帶動(dòng)的減速機(jī)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)空間的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度，并且在運(yùn)動(dòng)中不會(huì)產(chǎn)生 伴隨運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)描述得到簡化，易于控制、標(biāo)定；另外由于結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛度高，制造 成本得以降低，，可應(yīng)用于并聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)床等場合。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中11-機(jī)架，21-機(jī)架，31-機(jī)架，4-動(dòng)平臺(tái)；第一分支中111-連桿，112-轉(zhuǎn)動(dòng)副，113-移動(dòng)副，114-連桿，110-萬向鉸，IlOa-萬向 鉸110的第一根轉(zhuǎn)軸，IlOb-萬向鉸110的第二根轉(zhuǎn)軸；
第二分支中211-連桿，212-轉(zhuǎn)動(dòng)副，213-移動(dòng)副，214-連桿，210-萬向鉸，210a-萬向 鉸210的第一根轉(zhuǎn)軸，210b-萬向鉸210的第二根轉(zhuǎn)軸；
第三分支中:311-連桿，312-轉(zhuǎn)動(dòng)副，313-移動(dòng)副，314-連桿，36-第二轉(zhuǎn)動(dòng)副，37-連 桿，38-萬向鉸，38a-萬向鉸38的第一根轉(zhuǎn)軸，38b_萬向鉸38的第二根轉(zhuǎn)軸。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步說明。實(shí)施例中，所述每個(gè)分支的萬向鉸中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互垂直且相交；所述 的萬向鉸的中心點(diǎn)即為萬向鉸中兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的交點(diǎn)；所述的萬向鉸18、萬向鉸觀以及 萬向鉸38中的第一根轉(zhuǎn)軸，分別是萬向鉸直接連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。此外，每一分支中的 單自由度運(yùn)動(dòng)副中至少有一個(gè)是主動(dòng)移動(dòng)副或主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述的主動(dòng)移動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 是電機(jī)帶動(dòng)的絲杠機(jī)構(gòu)，或者是伺服電機(jī)，主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電機(jī)帶動(dòng)的減速機(jī)。以 上所述均為一般機(jī)器人機(jī)構(gòu)的常規(guī)設(shè)計(jì)。如圖1所示，動(dòng)平臺(tái)4通過三個(gè)分支與機(jī)架11、21和31連接，連桿111、211、311 分別與機(jī)架11、機(jī)架21和機(jī)架31連接(機(jī)架11、機(jī)架21和機(jī)架31固定連接為一體)，轉(zhuǎn)動(dòng) 副112、212、312 —端分別與連桿111、211、311連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副112、212、312的另一端分別與 移動(dòng)畐Ij 113、213、313連接；連桿114、214、314的一端分別與移動(dòng)副113、213、313連接，連桿 114,214的另一端分別與萬向鉸110的第二根轉(zhuǎn)軸110b、萬向鉸210的第二根轉(zhuǎn)軸210b連 接；連桿314的另一端與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副36連接，連桿37的一端與第二轉(zhuǎn)動(dòng)副36連接，連桿37 的另一端與萬向鉸38的第二根轉(zhuǎn)軸38b連接；動(dòng)平臺(tái)4分別與萬向鉸110的第一根轉(zhuǎn)軸 110a、萬向鉸210的第一根轉(zhuǎn)軸210a和萬向鉸38的第一根轉(zhuǎn)軸38a連接；萬向鉸110的第 一根轉(zhuǎn)軸IlOa的軸線和萬向鉸210的第一根轉(zhuǎn)軸210a的軸線重合，且平行于動(dòng)平臺(tái)的平 面；萬向鉸110的第二根轉(zhuǎn)軸IlOb和萬向鉸210的第二根轉(zhuǎn)軸210b平行，且平行于轉(zhuǎn)動(dòng)副 112,212的軸線；萬向鉸38的第一根轉(zhuǎn)軸38a的軸線平行于動(dòng)平臺(tái)的平面，且垂直于轉(zhuǎn)動(dòng) 副36的軸線，萬向鉸38的第二根轉(zhuǎn)軸38b垂直于動(dòng)平臺(tái)的平面；萬向鉸110的中心點(diǎn)(轉(zhuǎn) 軸IlOa和IlOb的軸線交點(diǎn))，萬向鉸210的中心點(diǎn)(轉(zhuǎn)軸210a和210b的軸線交點(diǎn))，和 萬向鉸38的中心點(diǎn)(轉(zhuǎn)軸38a和38b的軸線交點(diǎn))在同一直線上。
權(quán)利要求
1.具有兩轉(zhuǎn)一移三自由度的對(duì)稱結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)(4)、機(jī)架、以及并聯(lián)連接 在動(dòng)平臺(tái)與機(jī)架之間的第一、第二和第三分支；其特征在于所述的第一分支、第二分支和 第三分支中，每一分支從機(jī)架到動(dòng)平臺(tái)依次連接有轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副和萬向鉸，且每個(gè)分支中 移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線垂直；所述第一分支中的萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副 (IlOa)軸線與第二分支中的萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副(210a)軸線共線且經(jīng)過第三分支 中萬向鉸(38)的中心點(diǎn)；第三分支中萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線(38 a)垂直或者平 行于第一分支、第二分支中兩個(gè)萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩轉(zhuǎn)一移三自由度的對(duì)稱結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于每 一分支中的移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副中至少有一個(gè)是主動(dòng)移動(dòng)副或者主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副，主動(dòng)移動(dòng)副的驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)是電機(jī)帶動(dòng)的絲杠機(jī)構(gòu)，或者是伺服電機(jī)，主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電機(jī)帶動(dòng)的減 速機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)。所解決的技術(shù)問題是提供的機(jī)構(gòu)不存在伴隨運(yùn)動(dòng)，有易于控制，結(jié)構(gòu)簡單、剛度高，成本低的特點(diǎn)。技術(shù)方案是具有兩轉(zhuǎn)一移三自由度的對(duì)稱結(jié)構(gòu)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架、并聯(lián)連接在動(dòng)平臺(tái)與機(jī)架之間的第一、第二和第三分支；其特征在于第一分支、第二分支和第三分支中，每一分支從機(jī)架到動(dòng)平臺(tái)依次連接有轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副和萬向鉸，每個(gè)分支中移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線垂直；第一分支中的萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二分支中的萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線且經(jīng)過第三分支中萬向鉸的中心點(diǎn)；第三分支中萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直或者平行于第一分支、第二分支中兩個(gè)萬向鉸連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102126216SQ20111008998
公開日2011年7月20日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者吳偉峰, 李婷, 李秦川, 查姍姍, 段啟涵, 胡挺, 韓陽 申請人:浙江理工大學(xué)