專利名稱：一種二維平動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種ニ維平動(dòng)ニ維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
固定平臺與運(yùn)動(dòng)平臺之間由兩個(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)鏈相連，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且驅(qū)動(dòng)至少分布在兩個(gè)或兩個(gè)以上分支運(yùn)動(dòng)鏈上的機(jī)構(gòu)稱為并聯(lián)機(jī)構(gòu)。聯(lián)機(jī)器人相對串聯(lián)機(jī)器人而言，具有剛度大、承載能力強(qiáng)、位置誤差不累積、精度高、自重負(fù)荷比小、動(dòng)カ性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)?；诓⒙?lián)機(jī)構(gòu)的各種裝備成為傳統(tǒng)串聯(lián)裝備的ー個(gè)重要補(bǔ)充，在許多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。目前，并聯(lián)機(jī)器人主要應(yīng)用于醫(yī)用外科設(shè)備、移動(dòng)機(jī)器人、運(yùn)動(dòng)模擬、機(jī)械制造、自動(dòng)化裝配、精密加工與測量、微電子制造及娛樂行業(yè)等領(lǐng)域，如飛行模擬器、虛擬軸機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)、微動(dòng)機(jī)器人、機(jī)器人用力與力矩傳感器、歩行器及爬壁機(jī)器人腿以及大型礦山機(jī)械等。少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)形式簡單、作業(yè)空間大、運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)簡單、運(yùn)動(dòng)解耦容易、對機(jī)械元件的制造及控制精度要求較低等優(yōu)點(diǎn)，愈加受到人們的青睞。少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)也是國際上機(jī)器人學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，據(jù)應(yīng)用要求構(gòu)造出具有良好性能的少自由度并聯(lián)機(jī)器人，是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的ー項(xiàng)重要任務(wù)。目前對少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)類型提出較多的是三自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，而四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)依然不多。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種ニ維平動(dòng)ニ維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，它把空間的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)有機(jī)結(jié)合起來，具有精度和剛度高、慣性小、高動(dòng)態(tài)性能、工作空間較大、具有優(yōu)勢運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和反解簡單等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種ニ維平動(dòng)ニ維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括定平臺I、動(dòng)平臺2、分支一 5、分支ニ 6、分支三7、分支四8，定平臺I通過四個(gè)分支分別與動(dòng)平臺2連接，所述定平臺I上固定有導(dǎo)軌ー 3與導(dǎo)軌ニ 4，分支一 5、分支ニ 6的上端通過同一個(gè)復(fù)合球鉸12安裝在動(dòng)平臺2的下側(cè)，下端分別通過ー個(gè)由轉(zhuǎn)動(dòng)副13與移動(dòng)副9固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌ー 3上；分支三7、分支四8的上端分別通過ー個(gè)球鉸11安裝在動(dòng)平臺2的下側(cè)，其下端分別通過ー個(gè)由虎克鉸10與移動(dòng)副9固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌ニ 4的兩個(gè)分段上。所述導(dǎo)軌一 3與導(dǎo)軌ニ 4互相垂直，且導(dǎo)軌ニ 4在與導(dǎo)軌ー 3相交處斷開，形成兩個(gè)分段。所述的分支一 5、分支ニ 6、分支三7、分支四8的桿長度均為固定值。所述每個(gè)分支的移動(dòng)副10是本機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輸入端。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果[0010]I、本實(shí)用新型的ニ維平動(dòng)ニ維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，具有高精度、高剛度、低慣性、高動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn)；2、本實(shí)用新型的ニ維平動(dòng)ニ維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、反解簡單，正解具有解析解；3、本實(shí)用新型把空間的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)有機(jī)結(jié)合，具有明確的運(yùn)動(dòng)形式，即兩個(gè)移動(dòng)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；
4、本實(shí)用新型采用外副驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，作業(yè)空間與機(jī)構(gòu)體積比較大、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)、エ藝性比較好；5、本實(shí)用新型采用定尺寸桿，很大程度上減少了熱效應(yīng)的影響，降低了進(jìn)行受熱補(bǔ)償?shù)碾y度。

圖I是本實(shí)用新型的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1ー定平臺、2—?jiǎng)悠脚_、3—導(dǎo)軌一、4—導(dǎo)軌ニ、5—分支一、6—分支ニ、7—分支三、8—分支四、9—移動(dòng)副、10—虎克鉸、11—球鉸、12—復(fù)合球鉸、13—轉(zhuǎn)動(dòng)副。
具體實(shí)施方式
為更好理解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例如圖I所示，本實(shí)用新型的ニ維平動(dòng)ニ維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括定平臺I、動(dòng)平臺2、分支一 5、分支ニ 6、分支三7、分支四8,定平臺I通過四個(gè)分支分別與動(dòng)平臺2連接，所述定平臺I上固定有導(dǎo)軌ー 3與導(dǎo)軌ニ 4，分支一 5、分支ニ 6的上端通過同一個(gè)復(fù)合球鉸12安裝在動(dòng)平臺2的下側(cè)，下端分別通過ー個(gè)由轉(zhuǎn)動(dòng)副13與移動(dòng)副9固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌ー 3上；分支三7、分支四8的上端分別通過一個(gè)球鉸11安裝在動(dòng)平臺2的下側(cè)，其下端分別通過ー個(gè)由虎克鉸10與移動(dòng)副9固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌ニ 4的兩個(gè)分段上。上述導(dǎo)軌ー 3與導(dǎo)軌ニ 4互相垂直，導(dǎo)軌ニ 4在與導(dǎo)軌ー 3相交處斷開。分支一
5、分支ニ 6、分支三7、分支四8的桿長度均為固定值。分支一 5和分支ニ 6共用一條導(dǎo)軌一 3，分支一 5、分支ニ 6的上端通過同一個(gè)復(fù)合球鉸12與動(dòng)平臺2相連，可增強(qiáng)機(jī)構(gòu)整體的剛度。每個(gè)分支的移動(dòng)副9是本實(shí)用新型的主動(dòng)輸入端。每個(gè)分支通過移動(dòng)副9在各自的導(dǎo)軌上移動(dòng)，這樣本機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺2就具有兩個(gè)平動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺四自由度運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型把空間的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)有機(jī)結(jié)合，具有明確的運(yùn)動(dòng)形式，而且采用定尺寸桿，很大程度上減少了熱效應(yīng)的影響，降低了進(jìn)行受熱補(bǔ)償?shù)碾y度；另外本實(shí)用新型由于采用外副驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，作業(yè)空間與機(jī)構(gòu)體積比較大、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)、エ藝性比較好，具有高精度、高剛度、低慣性、高動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn)。[0022] 上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本方明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種ニ維平動(dòng)ニ維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括定平臺(I)、動(dòng)平臺(2)、分支一(5)、分支ニ(6)、分支三(7)、分支四(8)，定平臺(I)通過四個(gè)分支分別與動(dòng)平臺(2)連接，其特征在于所述定平臺(I)上固定有導(dǎo)軌ー(3)與導(dǎo)軌ニ(4)，分支一(5)、分支ニ(6)的上端通過同一個(gè)復(fù)合球鉸(12)安裝在動(dòng)平臺(2)的下側(cè)，下端分別通過一個(gè)由轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)與移動(dòng)副(9)固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌ー(3)上；分支三(7)、分支四(8)的上端分別通過一個(gè)球鉸(11)安裝在動(dòng)平臺(2)的下側(cè)，其下端分別通過ー個(gè)由虎克鉸(10)與移動(dòng)副(9)固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌ニ(4)的兩個(gè)分段上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)軌ー(3)與導(dǎo)軌ニ(4)互相垂直，且導(dǎo)軌ニ(4)在與導(dǎo)軌ー(3)相交處斷開，形成兩個(gè)分段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于所述分支一(5)、分支ニ(6)、分支三(7)、分支四(8)的桿長度均為固定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于所述每個(gè)分支的移動(dòng)副(10)是本機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種二維平動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括定平臺、動(dòng)平臺、連接定平臺與動(dòng)平臺的四個(gè)分支，其特征在于所述定平臺上固定有兩條互相垂直的導(dǎo)軌，分支一、分支二的上端通過同一個(gè)復(fù)合球鉸安裝在動(dòng)平臺的下側(cè)，下端分別通過一個(gè)由移動(dòng)副與轉(zhuǎn)動(dòng)副固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌一上；分支三、分支四的上端分別通過一個(gè)球鉸安裝在動(dòng)平臺的下側(cè)，其下端分別通過一個(gè)由虎克鉸與移動(dòng)副固聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)副安裝在導(dǎo)軌二的兩個(gè)分段上。本實(shí)用新型通過移動(dòng)副在各自的導(dǎo)軌上移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺二維平動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型可適用于需要四個(gè)空間運(yùn)動(dòng)的作業(yè)中。
文檔編號B25J9/08GK202357165SQ20112046923
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者孫煒, 張憲民, 王念峰 申請人:華南理工大學(xué)