專利名稱：一種部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人和智能裝備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具體地說是為機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)床等裝備提供一種新型的部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機(jī)構(gòu)在機(jī)器人、虛擬軸機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)、仿真平臺、微操作機(jī)械手等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，6自由度Stewart并聯(lián)機(jī)床,被認(rèn)為是二十世紀(jì)以來機(jī)床結(jié)構(gòu)的一次革命；并聯(lián)結(jié)構(gòu)的虛軸坐標(biāo)測量機(jī)(含測量劃線機(jī))，也是近年來科學(xué)測量儀上的一個(gè)重大進(jìn)展，它具有結(jié)構(gòu)剛性大、運(yùn)動(dòng)速度高、誤差不疊加等獨(dú)特性，可使測量精度及測量效率等性能得到很大改善。目前，對于6-SPS和6-RSS機(jī)構(gòu)來說，其末端執(zhí)行器的空間位姿比較靈活，且承載大、剛度好，但其末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解非常困難，無法得到正解解析解，因此，應(yīng)用 范圍受到影響。因此，解耦性好(全解耦或部分解耦)、易得正解解析解、工作空間大且不易干涉、制造裝配容易的6-dof并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)型，是機(jī)構(gòu)學(xué)界長期未能得到解決的并聯(lián)機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域中挑戰(zhàn)性最強(qiáng)的難題之一，需要?jiǎng)?chuàng)造出性能優(yōu)于現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的新機(jī)型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一類新的部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，其技術(shù)方案是一種部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，包括動(dòng)平臺(I)、靜平臺(0)及聯(lián)接在動(dòng)平臺(I)、靜平臺(0)之間的三條支鏈，第一條支鏈為S-S-P型支鏈，它由球副二(S33)、球副一(S31)、移動(dòng)副(P32)串聯(lián)組成，移動(dòng)副(P32)和球副二(S33)分別在靜平臺(O)、動(dòng)平臺(I)上；第二條支鏈為由二條S-S-P型支鏈組成且有二個(gè)球副重合的第一復(fù)合支鏈，第三條支鏈為由三條S-S-P型支鏈組成且有三個(gè)球副重合的第二復(fù)合支鏈。第一復(fù)合支鏈的二個(gè)球副重合于動(dòng)平臺(I)上的二重球副(S13°)處，而移動(dòng)副二(P12)、移動(dòng)副三(P14)在靜平臺(0)上；第二復(fù)合支鏈的三個(gè)球副重合于動(dòng)平臺(I)上的三重球副(s23°)處，而移動(dòng)副四(P27)、移動(dòng)副五(P22)、移動(dòng)副六(P24)在靜平臺(0)上；進(jìn)一步，動(dòng)平臺(I)上分別具有的一個(gè)球副二(S33)、一個(gè)二重球副(s13°)、一個(gè)三重球副(s23°)不在一條直線上，而靜平臺(0)上的六個(gè)移動(dòng)副，即移動(dòng)副一(P32)、移動(dòng)副二(P12)、移動(dòng)副三(P14)、動(dòng)副四(P27)、移動(dòng)副五(P22)、移動(dòng)副六(P24)的方向可任意布置。進(jìn)一步，第一條支鏈、第一復(fù)合支鏈及第二復(fù)合支鏈中，與移動(dòng)副鄰近的球副可用二自由度的萬向節(jié)替代；同時(shí)，各移動(dòng)副本身可用一自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)副替代?？刂粕鲜鲋ф溕系牧鶄€(gè)移動(dòng)副，即可獲得動(dòng)平臺三維平移和三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。該機(jī)構(gòu)完全解耦，且易求得運(yùn)動(dòng)學(xué)正解解析解，可作為變姿態(tài)靈活、承載大、剛度好的新型并聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人等智能裝備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。


附圖I為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)例對本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步地說明。附圖I所示為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，一種部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，包括動(dòng)平臺I、靜平臺0及聯(lián)接在動(dòng)平臺I、靜平臺0之間的三條支鏈，第一條支鏈為S-S-P型支鏈，它由球副二 S33、球副一 S31、移動(dòng)副一 P32串聯(lián)組成，移動(dòng)副一 P32和球副二 S33分別在靜平臺O、動(dòng)平臺I上；第二條支鏈為由二條S-P-S型支鏈組成且有二個(gè)球副重合的第一復(fù)合支鏈，第三條支鏈為由三條S-P-S型支鏈組成且有三個(gè)球副重合的第二復(fù)合支鏈。第一復(fù)合支鏈的二個(gè)球副重合于動(dòng)平臺I上的二重球副S13°處，而移動(dòng)副二 P12、移動(dòng)副三P14在靜平臺0上；第二復(fù)合支鏈的三個(gè)球副重合于動(dòng)平臺I上的三重球副s23°處，而移動(dòng)副四P27、移動(dòng)副五P22、移動(dòng)副六P24在靜平臺0上；進(jìn)一步，動(dòng)平臺I上分別具有的一個(gè)球副二 S33、一個(gè)二重球副S13°、一個(gè)三重球副S23°不在一條直線上，而靜平臺0上的六個(gè)移動(dòng)副，即移動(dòng)副一 P32、移動(dòng)副二 P12、移動(dòng)副三P14、動(dòng)副四P27、移動(dòng)副五P22、移動(dòng)副六P24為平行布置，且為驅(qū)動(dòng)副。附圖2為本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，即將附圖I所示的第一個(gè)實(shí)施例中靜平臺0上的六個(gè)單自由度移動(dòng)副，用六個(gè)單自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)副替代，且為驅(qū)動(dòng)副，其他條件不變?？刂旗o平臺0上的六個(gè)移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副，即可獲得動(dòng)平臺三維平移和三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸 出。該二種平臺部分解耦，但正反解均為全解析，控制容易，可作為變姿態(tài)靈活、承載大、剛度好的新型并聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人等智能裝備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，包括動(dòng)平臺(I)、靜平臺(O)及聯(lián)接在動(dòng)平臺(I)、靜平臺(0)之間的三條支鏈，其特征在于第一條支鏈為S-S-P型支鏈，它由球副一(S31)、球副二(S33)、移動(dòng)副一(P32)串聯(lián)組成，移動(dòng)副一(P32)和球副二(S33)分別在靜平臺(O)、動(dòng)平臺(I)上；第二條支鏈為由二條S-S-P型支鏈組成且有二個(gè)球副重合的第一復(fù)合支鏈，第三條支鏈為由三條S-S-P型支鏈組成且有三個(gè)球副重合的第二復(fù)合支鏈。
2.按照權(quán)利要求I所述的部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，其特征在于第一復(fù)合支鏈的二個(gè)球副重合于動(dòng)平臺(I)上的二重球副(S13°)處，而移動(dòng)副二(P12)、移動(dòng)副三(P14)在靜平臺(0)上；第二復(fù)合支鏈的三個(gè)球副重合于動(dòng)平臺(I)上的三重球副(s23°)處，而移動(dòng)副四(P27)、移動(dòng)副五(P22)、移動(dòng)副六(P24)在靜平臺(0)上；進(jìn)一步，動(dòng)平臺(I)上分別具有的一個(gè)球副二(S33)、一個(gè)二重球副(s13°)、一個(gè)三重球副(s23°)不在一條直線上，而靜平臺(0)上的六個(gè)移動(dòng)，即移動(dòng)副一(P32)、移動(dòng)副二(P12)、移動(dòng)副三(P14)、動(dòng)副四(P27)、移動(dòng)副五(P22)、移動(dòng)副六(P24)可任意布置。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，其特征是第一條支鏈、第一復(fù)合支鏈、第二復(fù)合支鏈中與移動(dòng)副鄰近的球副可用二自由度的萬向節(jié)替代。
4.按照權(quán)利要求I或2或3所述的部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，其特征是第一條支鏈、第一復(fù)合支鏈、第二復(fù)合支鏈中的一自由度的移動(dòng)副可用一自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)副替代。
全文摘要
一種部分解耦全解析六自由度并聯(lián)操作平臺，包括動(dòng)平臺(1)、靜平臺(0)及聯(lián)接在動(dòng)平臺(1)、靜平臺(0)之間的三條支鏈，第一條支鏈為S-S-P型支鏈，它由球副二(S33)、球副一(S31)、移動(dòng)副一(P32)組成，移動(dòng)副一(P32)和球副二(S33)分別在靜平臺(0)、動(dòng)平臺(1)上；第二條支鏈為由二條S-S-P型支鏈組成且有二個(gè)球副重合的第一復(fù)合支鏈，它的二個(gè)球副重合于動(dòng)平臺(1)上的二重球副(S130)處，而移動(dòng)副二(P12)、移動(dòng)副三(P14)在靜平臺(2)上；第三條支鏈為由三條S-P-S型支鏈組成且有三個(gè)球副重合的第二復(fù)合支鏈，它的三個(gè)球副重合于動(dòng)平臺(1)上的三重球副(S230)處，而移動(dòng)副四(P27)、移動(dòng)副五(P22)、移動(dòng)副六(P24)在靜平臺(2)上?？刂迫龡l支鏈上的六個(gè)移動(dòng)副，即可獲得動(dòng)平臺三維平移和三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
文檔編號B25J9/08GK102699906SQ20121006007
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者丁少華, 余同柱, 楊廷力, 沈惠平, 鄧嘉鳴 申請人:常州大學(xué), 常州視覺龍機(jī)電設(shè)備有限公司