專利名稱：用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別涉及一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)學(xué)的興起，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)已經(jīng)在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前應(yīng)用最廣的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度為三自由度和六自由度，四、五自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)也有較多的應(yīng)用，而兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用還很少，在公開(kāi)發(fā)表的專利中， 兩自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)大都實(shí)現(xiàn)的是兩維的移動(dòng)或兩維的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一維移動(dòng)和一維轉(zhuǎn)動(dòng)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)還很少。在發(fā)表的機(jī)構(gòu)中約束支鏈數(shù)目較多，不但增加了制造成本，而且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中很容易發(fā)生干涉現(xiàn)象，縮小了工作空間。由于兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目相對(duì)較少，運(yùn)動(dòng)求解簡(jiǎn)單，標(biāo)定容易，易于實(shí)現(xiàn)模塊化，加之在許多場(chǎng)合如醫(yī)藥、食品加工、微電子裝配等自動(dòng)化生產(chǎn)線上一些自動(dòng)裝置只需要較少的運(yùn)動(dòng)自由度即可滿足要求，因此，兩自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)有著較廣泛的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)構(gòu)件數(shù)目相對(duì)較少、降低了制造成本、縮小了工作空間，并且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中避免干涉現(xiàn)象。如上構(gòu)思，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，其特征在于在定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間連接三條支鏈， 第一條支鏈和第二條支鏈的連接組合方式相同，從定平臺(tái)到動(dòng)平臺(tái)的連接順序依次為萬(wàn)向鉸、移動(dòng)副和球副，第三條支鏈從定平臺(tái)到動(dòng)平臺(tái)的連接順序依次為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。上述第一條支鏈和第二條支鏈為驅(qū)動(dòng)支鏈，它們是由上、下連桿連接組成的伸縮桿結(jié)構(gòu)，其中下連桿通過(guò)萬(wàn)向鉸與定平臺(tái)相連，下連桿的另一端通過(guò)移動(dòng)副與上連桿的一端相連，上連桿的另一端通過(guò)球副與動(dòng)平臺(tái)相連。上述第一條支鏈和第二條支鏈為無(wú)約束支鏈，連接定平臺(tái)與下連桿的萬(wàn)向鉸對(duì)稱分布在定平臺(tái)的一個(gè)端面上，且萬(wàn)向鉸的一條軸線垂直于定平臺(tái)的端面，連接上連桿與動(dòng)平臺(tái)的球副對(duì)稱分布在動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)周邊上。上述第三條支鏈為約束支鏈，其由上、下連桿通過(guò)移動(dòng)副連接組成，上連桿與動(dòng)平臺(tái)垂直且剛性連接，下連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)相連，該轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線在定平臺(tái)平面內(nèi)且與兩個(gè)萬(wàn)向鉸中心的連線相垂直。上述第一條支鏈和第二條支鏈采用電機(jī)加絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副、直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊或是液壓傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。上述上連桿與下連桿通過(guò)導(dǎo)向鍵連接，且導(dǎo)向鍵與上連桿過(guò)盈配合連接，導(dǎo)向鍵在下連桿的導(dǎo)向槽內(nèi)移動(dòng)。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件數(shù)目少，大大降低了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中構(gòu)件間產(chǎn)生干涉的可能性。2、該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以使得制造和裝配誤差導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)不靈活性大大減少。3、該機(jī)構(gòu)剛度高、工作空間大。4、該機(jī)構(gòu)控制簡(jiǎn)單，易于做成模塊，便于通過(guò)定平臺(tái)與其他機(jī)構(gòu)組合，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)構(gòu)共同作業(yè)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.第一條支鏈；2.第二條支鏈；3.第三條支鏈；4.定平臺(tái)；5.動(dòng)平臺(tái)；U.萬(wàn)向鉸；S.球副；R.轉(zhuǎn)動(dòng)副；11.第一支鏈移動(dòng)副下連桿；12.第一支鏈移動(dòng)副上連桿；21.第二支鏈移動(dòng)副下連桿；22.第二支鏈移動(dòng)副上連桿；31.第三支鏈移動(dòng)副下連桿；32.第三支鏈移動(dòng)副上連桿-X導(dǎo)向鍵。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)0)、 動(dòng)平臺(tái)(5)以及連接兩平臺(tái)之間的三條支鏈。所述的第一支鏈中的下連桿(11)通過(guò)萬(wàn)向鉸(U)與定平臺(tái)相連，萬(wàn)向鉸的第一軸線在定平臺(tái)平面內(nèi)且垂直于定平臺(tái)的端面，下連桿 (11)的另一端通過(guò)移動(dòng)副與上連桿(1 相連；上連桿(1 通過(guò)球副與動(dòng)平臺(tái)相連，球副用三個(gè)等效的轉(zhuǎn)動(dòng)副來(lái)代替，球副的一條軸線沿著上連桿的軸線，一條軸線在動(dòng)平臺(tái)平面內(nèi)且與動(dòng)平臺(tái)的一條周邊平行。所述的第二支鏈的連接方式與第一支鏈的連接方式相同， 從定平臺(tái)到動(dòng)平臺(tái)的連接順序依次為萬(wàn)向鉸(U)、移動(dòng)副和球副(S)。第一、第二支鏈中的萬(wàn)向鉸對(duì)稱分布在定平臺(tái)的一個(gè)端面上，且萬(wàn)向鉸的第一軸線相互平行，球副均勻分布在動(dòng)平臺(tái)的一端；第一、第二支鏈構(gòu)成一個(gè)平面。所述的第三支鏈中的上連桿(3 與動(dòng)平臺(tái)垂直且剛性連接，上連桿(3 通過(guò)移動(dòng)副和下連桿(31)相連，下連桿(31)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副(R) 與定平臺(tái)相連，轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線在定平臺(tái)平面內(nèi)且與兩個(gè)萬(wàn)向鉸中心的連線相垂直。萬(wàn)向鉸在定平臺(tái)平面內(nèi)的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行。在此機(jī)構(gòu)中，第一支鏈和第二支鏈為驅(qū)動(dòng)支鏈，采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)加絲杠螺母副傳動(dòng)。 其中，上連桿與下連桿通過(guò)導(dǎo)向鍵連接，且導(dǎo)向鍵與上連桿過(guò)盈配合連接，導(dǎo)向鍵在下連桿的導(dǎo)向槽內(nèi)移動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出參數(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)動(dòng)平臺(tái)的位姿，使其具有一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)輸出。
權(quán)利要求
1.一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)，其特征在于在定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間連接三條支鏈，第一條支鏈和第二條支鏈的連接組合方式相同，從定平臺(tái)到動(dòng)平臺(tái)的連接順序依次為萬(wàn)向鉸、移動(dòng)副和球副，第三條支鏈從定平臺(tái)到動(dòng)平臺(tái)的連接順序依次為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第一條支鏈和第二條支鏈為驅(qū)動(dòng)支鏈，它們是由上、下連桿連接組成的伸縮桿結(jié)構(gòu)，其中下連桿通過(guò)萬(wàn)向鉸與定平臺(tái)相連，下連桿的另一端通過(guò)移動(dòng)副與上連桿的一端相連，上連桿的另一端通過(guò)球副與動(dòng)平臺(tái)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第一條支鏈和第二條支鏈為無(wú)約束支鏈，連接定平臺(tái)與下連桿的萬(wàn)向鉸對(duì)稱分布在定平臺(tái)的一個(gè)端面上，且萬(wàn)向鉸的一條軸線垂直于定平臺(tái)的端面，連接上連桿與動(dòng)平臺(tái)的球副對(duì)稱分布在動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)周邊上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第三條支鏈為約束支鏈，其由上、下連桿通過(guò)移動(dòng)副連接組成，上連桿與動(dòng)平臺(tái)垂直且剛性連接，下連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)相連，該轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線在定平臺(tái)平面內(nèi)且與兩個(gè)萬(wàn)向鉸中心的連線相垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述第一條支鏈和第二條支鏈采用電機(jī)加絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副、直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊或是液壓傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述上連桿與下連桿通過(guò)導(dǎo)向鍵連接，且導(dǎo)向鍵與上連桿過(guò)盈配合連接， 導(dǎo)向鍵在下連桿的導(dǎo)向槽內(nèi)移動(dòng)。
全文摘要
一種用于實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)的兩自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，在定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間連接三條支鏈，第一條支鏈和第二條支鏈的連接組合方式相同，從定平臺(tái)到動(dòng)平臺(tái)的連接順序依次為萬(wàn)向鉸、移動(dòng)副和球副，第三條支鏈從定平臺(tái)到動(dòng)平臺(tái)的連接順序依次為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、運(yùn)動(dòng)構(gòu)件數(shù)目少，大大降低了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中構(gòu)件間產(chǎn)生干涉的可能性，可以使得制造和裝配誤差導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)不靈活性大大減少；2、可使動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)一維移動(dòng)輸出；3、具有高速度、高效率、高剛性的性能及工作空間大的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102248533SQ201110161079
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者張二江, 李永剛, 閻兵 申請(qǐng)人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)