專利名稱：一種含5r閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別是ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)是ー種動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，具有精度較高、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力大強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)模擬器、并聯(lián)機(jī)床、微操作機(jī)器人、抓取機(jī)器人等方面取得了較好的應(yīng)用。但現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本都是分支不含閉環(huán)的，對(duì)于自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，有些支鏈必須設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的原動(dòng)件，這就不得不將電機(jī)安裝在支鏈的關(guān)節(jié)處，從而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問(wèn)題，機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能較差，控制困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，解決傳統(tǒng)自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問(wèn)題。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、第一連桿、第二連桿及機(jī)架連接而成，第一主動(dòng)桿一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第一主動(dòng)桿另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿連接，第一連桿另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿連接，第二主動(dòng)桿另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，第一主動(dòng)桿和第二主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第一連桿和第二連桿運(yùn)動(dòng)可控制第一轉(zhuǎn)臺(tái)在第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。所述第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第三主動(dòng)桿、第四主動(dòng)桿、第三連桿、第四連桿及機(jī)架連接而成，第三主動(dòng)桿一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第三主動(dòng)桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿連接，第三連桿另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿連接，第四連桿另一端通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四主動(dòng)桿連接，第四主動(dòng)桿另一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，第三主動(dòng)桿和第四主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第三連桿和第四連桿運(yùn)動(dòng)可控制第二轉(zhuǎn)臺(tái)在第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。所述第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第五主動(dòng)桿、第六主動(dòng)桿、第五連桿、第六連桿及機(jī)架連接而成，第五主動(dòng)桿一端通過(guò)第i^ 一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第五主動(dòng)桿另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿連接，第五連桿另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第六連桿連接，第六連桿另一端通過(guò)第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第六主動(dòng)桿連接，第六主動(dòng)桿另一端通過(guò)第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，第五主動(dòng)桿和第六主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第五連桿和第六連桿運(yùn)動(dòng)可控制第三轉(zhuǎn)臺(tái)在第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第二轉(zhuǎn)臺(tái)、第三轉(zhuǎn)臺(tái)、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第一虎克鉸、第二虎克鉸、第三虎克鉸及動(dòng)平臺(tái)連接而成，第一轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第七連桿連接，第七連桿另一端通過(guò)第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一虎克鉸連接，第一虎克鉸通過(guò)第十八轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第十九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第八連桿連接，第八連桿另一端通過(guò)第二十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二虎克鉸連接，第二虎克鉸通過(guò)第二 i—轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第三轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿連接，第三轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第二十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九連桿連接，第九連桿另一端通過(guò)第二十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三虎克鉸連接，第三虎克鉸通過(guò)第二十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第二轉(zhuǎn)臺(tái)和第三轉(zhuǎn)臺(tái)在各自的運(yùn)動(dòng)空間的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的空間六自由度運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)在于 I、驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機(jī)構(gòu)重量，機(jī)構(gòu)剛性好、慣量小，動(dòng)力學(xué)性能好；2、通過(guò)三個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的閉環(huán)子鏈控制動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)輸出，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆問(wèn)題求解容易，控制方便；3、通過(guò)在動(dòng)平臺(tái)上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本機(jī)構(gòu)可應(yīng)用到抓取、搬運(yùn)、碼垛、裝配、切割等領(lǐng)域。

圖I為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第二結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第三結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第四結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第一工作示意圖。圖6為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第二工作示意圖。圖7為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第三工作示意圖。圖8為本實(shí)用新型所述ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的第四工作示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)ー步說(shuō)明。對(duì)照?qǐng)DI、圖2、圖3和圖4, ー種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。[0023]所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第一主動(dòng)桿8、第二主動(dòng)桿6、第一連桿5、第二連桿3及機(jī)架I連接而成，第一主動(dòng)桿8 一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副10連接到機(jī)架I上，第一主動(dòng)桿8另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副9與第一連桿5連接，第一連桿5另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副38與第二連桿3連接，第二連桿3另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副2與第二主動(dòng)桿6連接，第二主動(dòng)桿6另ー端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7與機(jī)架I連接，第一主動(dòng)桿8和第二主動(dòng)桿6運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第一連桿5和第二連桿3運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)第一轉(zhuǎn)臺(tái)4在第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面的運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)精確定位。 所述第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第三主動(dòng)桿19、第四主動(dòng)桿12、第三連桿17、第四連桿14及機(jī)架I連接而成，第三主動(dòng)桿19 一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副18連接到機(jī)架I上，第三主動(dòng)桿19另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副20與第三連桿17連接，第三連桿17另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副40與第四連桿14連接，第四連桿14另一端通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副13與第四主動(dòng)桿12連接，第四主動(dòng)桿12另一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副11與機(jī)架I連接，第三主動(dòng)桿19和第四主動(dòng)桿12運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第三連桿17和第四連桿14運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)第二轉(zhuǎn)臺(tái)16在第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面的運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)精確定位。所述第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第五主動(dòng)桿31、第六主動(dòng)桿28、第五連桿33、第六連桿36及機(jī)架I連接而成，第五主動(dòng)桿31 —端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副30連接到機(jī)架I上，第五主動(dòng)桿31另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副37與第五連桿33連接，第五連桿33另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副39與第六連桿36連接，第六連桿36另一端通過(guò)第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副37與第六主動(dòng)桿28連接，第六主動(dòng)桿28另一端通過(guò)第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副29與機(jī)架I連接，第五主動(dòng)桿31和第六主動(dòng)桿28運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第五連桿33和第六連桿36運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)第三轉(zhuǎn)臺(tái)34在第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈所在平面的運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)精確定位。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺(tái)4、第二轉(zhuǎn)臺(tái)16、第三轉(zhuǎn)臺(tái)34、第七連桿21、第八連桿22、第九連桿27、第一虎克鉸23、第二虎克鉸44、第三虎克鉸41及動(dòng)平臺(tái)26連接而成，第一轉(zhuǎn)臺(tái)4通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副38與第一連桿5連接,第一轉(zhuǎn)臺(tái)4通過(guò)第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副47與第七連桿21連接，第七連桿21另一端通過(guò)第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副25與第一虎克鉸23連接，第一虎克鉸23通過(guò)第十八轉(zhuǎn)動(dòng)副24與動(dòng)平臺(tái)26連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)16通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副40與第三連桿17連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)16通過(guò)第十九轉(zhuǎn)動(dòng)副15與第八連桿22連接，第八連桿22另一端通過(guò)第二十轉(zhuǎn)動(dòng)副45與第二虎克鉸44連接，第二虎克鉸44通過(guò)第二i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副46與動(dòng)平臺(tái)26連接，第三轉(zhuǎn)臺(tái)34通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副39與第五連桿33連接，第三轉(zhuǎn)臺(tái)34通過(guò)第二十二轉(zhuǎn)動(dòng)副35與第九連桿27連接，第九連桿27另一端通過(guò)第二十三轉(zhuǎn)動(dòng)副42與第三虎克鉸41連接，第三虎克鉸41通過(guò)第二十四轉(zhuǎn)動(dòng)副43與動(dòng)平臺(tái)26連接。對(duì)照?qǐng)D5、圖6、圖7和圖8，第一轉(zhuǎn)臺(tái)4、第二轉(zhuǎn)臺(tái)16和第三轉(zhuǎn)臺(tái)34在各自的運(yùn)動(dòng)平面的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)26三平動(dòng)三轉(zhuǎn)動(dòng)的空間六自由度運(yùn)動(dòng)輸出。
權(quán)利要求1.一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈，其特征在于，其結(jié)構(gòu)和連接方式為所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、第一連桿、第二連桿及機(jī)架連接而成，第一主動(dòng)桿一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第一主動(dòng)桿另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿連接，第一連桿另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿連接，第二主動(dòng)桿另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接， 所述第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第三主動(dòng)桿、第四主動(dòng)桿、第三連桿、第四連桿及機(jī)架連接而成，第三主動(dòng)桿一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第三主動(dòng)桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿連接，第三連桿另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿連接，第四連桿另一端通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四主動(dòng)桿連接，第四主動(dòng)桿另一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接， 所述第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈由第五主動(dòng)桿、第六主動(dòng)桿、第五連桿、第六連桿及機(jī)架連接而成，第五主動(dòng)桿一端通過(guò)第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第五主動(dòng)桿另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿連接，第五連桿另一端通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第六連桿連接，第六連桿另一端通過(guò)第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第六主動(dòng)桿連接，第六主動(dòng)桿另一端通過(guò)第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接， 所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第二轉(zhuǎn)臺(tái)、第三轉(zhuǎn)臺(tái)、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第一虎克鉸、第二虎克鉸、第三虎克鉸及動(dòng)平臺(tái)連接而成，第一轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第七連桿連接，第七連桿另一端通過(guò)第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一虎克鉸連接，第一虎克鉸通過(guò)第十八轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第十九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第八連桿連接，第八連桿另一端通過(guò)第二十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二虎克鉸連接，第二虎克鉸通過(guò)第二十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，第三轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿連接，第三轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)第二十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九連桿連接，第九連桿另一端通過(guò)第二十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三虎克鉸連接，第三虎克鉸通過(guò)第二十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接。
專利摘要一種含5R閉環(huán)子鏈的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。所述第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈、第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈和第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈在同一平面內(nèi)，第一五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈可控制第一轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，第二五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈可控制第二轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，第三五桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)子鏈可控制第三轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第二轉(zhuǎn)臺(tái)和第三轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的空間運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型通過(guò)三個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的閉環(huán)子鏈控制動(dòng)平臺(tái)六自由度的運(yùn)動(dòng)輸出，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆問(wèn)題求解容易，控制方便，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機(jī)構(gòu)重量，機(jī)構(gòu)剛性好、慣量小，動(dòng)力學(xué)性能好。
文檔編號(hào)B25J9/08GK202357164SQ201120357478
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者潘宇晨, 王紅州, 蔡敢為 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)