專利名稱：轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別是轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的六自由度機(jī)構(gòu)分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種類型。串聯(lián)式機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活、工作空間大等優(yōu)點(diǎn)，但由于機(jī)構(gòu)是串聯(lián)連接且需要在關(guān)節(jié)處安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)而造成其具有機(jī)械臂重量大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、誤差累積大等不足。相對(duì)串聯(lián)機(jī)構(gòu)來講，并聯(lián)式機(jī)構(gòu)是由多條運(yùn)動(dòng)支鏈共同驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)來 實(shí)現(xiàn)其末端執(zhí)行器的位姿輸出，因而此類機(jī)構(gòu)具有精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制困難等缺點(diǎn)?；炻?lián)式機(jī)構(gòu)是采用并聯(lián)與串聯(lián)結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，但由于其串聯(lián)部分仍需將驅(qū)動(dòng)安裝在機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)上，所以機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能較差。US. Patent No. 4976582公開了ー種可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)ー維轉(zhuǎn)動(dòng)空間四自由度機(jī)構(gòu)，該機(jī)械手采用外轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)和平行四邊形支鏈結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的高速3維平動(dòng)，同時(shí)還在動(dòng)靜平臺(tái)間設(shè)置兩端帶有虎克鉸鏈的可伸縮轉(zhuǎn)軸，以實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)是在三平移并聯(lián)機(jī)構(gòu)上串聯(lián)ー個(gè)單自由度機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)動(dòng)輸出從而實(shí)現(xiàn)空間四自由度運(yùn)動(dòng)，但發(fā)明人巧妙的將本應(yīng)在動(dòng)平臺(tái)上安裝的電機(jī)安裝在機(jī)架上。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)空間六自由度運(yùn)動(dòng)而首次將機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成三維平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上串聯(lián)三維轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，且本機(jī)構(gòu)的六臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)全部安裝在機(jī)架上，平動(dòng)自由度與轉(zhuǎn)動(dòng)自由度可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制。本發(fā)明解決了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆解困難，控制困難等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)，可解決六自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題和六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆解困難，控制困難等問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈、第三運(yùn)動(dòng)支鏈、第四運(yùn)動(dòng)支鏈、第五運(yùn)動(dòng)支鏈、第六運(yùn)動(dòng)支鏈、平動(dòng)臺(tái)以及球面運(yùn)動(dòng)鏈。所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈由第一伺服電機(jī)、第一主動(dòng)桿、第一連桿和第二連桿組成，安裝在機(jī)架上的第一伺服電機(jī)通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)，第一主動(dòng)桿通過第一虎克鉸(或球面副)和第二虎克鉸(或球面副)帶動(dòng)第一連桿和第二連桿運(yùn)動(dòng)，第一連桿和第二連桿通過第三虎克鉸(或球面副)和第四虎克鉸(或球面副)帶動(dòng)平動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。所述第二運(yùn)動(dòng)支鏈由第二伺服電機(jī)、第二主動(dòng)桿、第三連桿和第四連桿組成，安裝在機(jī)架上的第二伺服電機(jī)通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)，第二主動(dòng)桿通過第五虎克鉸(或球面副)和第六虎克鉸(或球面副)帶動(dòng)第三連桿和第四連桿運(yùn)動(dòng)，第三連桿和第四連桿通過第七虎克鉸(或球面副)和第八虎克鉸(或球面副)帶動(dòng)平動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。所述第三運(yùn)動(dòng)支鏈由第三伺服電機(jī)、第三主動(dòng)桿、第五連桿和第六連桿組成，安裝在機(jī)架上的第三伺服電機(jī)通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)第三主動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)，第三主動(dòng)桿通過第九虎克鉸(或球面副)和第十虎克鉸(或球面副)帶動(dòng)第五連桿和第六連桿運(yùn)動(dòng)，第五連桿和第六連桿通過第十一虎克鉸(或球面副)和第十二虎克鉸(或球面副)帶動(dòng)平動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈和第三運(yùn)動(dòng)支鏈聯(lián)合驅(qū)動(dòng)平動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，所述平動(dòng)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)空間三維平動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。所述第四運(yùn)動(dòng)支鏈由第四伺服電機(jī)、第七連桿和第八連桿、第一錐齒輪和第二錐齒輪組成，安裝在機(jī)架上的第四伺服電機(jī)通過第十三虎克鉸驅(qū)動(dòng)第七連桿運(yùn)動(dòng)，第七連桿通過第一移動(dòng)副與第八連桿連接并帶動(dòng)第八連桿運(yùn)動(dòng)，第八連桿另一端通過第十四虎克鉸帶動(dòng)第一錐齒輪運(yùn)動(dòng)，第一錐齒輪通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接且通過與第二錐齒輪嚙合 帶動(dòng)第二錐齒輪運(yùn)動(dòng)，第二錐齒輪通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接。所述第五運(yùn)動(dòng)支鏈由第五伺服電機(jī)、第九連桿和第十連桿、第三錐齒輪和第四錐齒輪組成，安裝在機(jī)架上的第五伺服電機(jī)通過第十五虎克鉸驅(qū)動(dòng)第九連桿運(yùn)動(dòng)，第九連桿通過第二移動(dòng)副與第十連桿連接并帶動(dòng)第十連桿運(yùn)動(dòng)，第十連桿另一端通過第十六虎克鉸帶動(dòng)第三錐齒輪運(yùn)動(dòng)，第三錐齒輪通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接且通過與第四錐齒輪嚙合帶動(dòng)第四錐齒輪運(yùn)動(dòng)，第四錐齒輪通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接。所述第六運(yùn)動(dòng)支鏈由第六伺服電機(jī)、第i^ 一連桿和第十二連桿、第五錐齒輪和第六錐齒輪組成，安裝在機(jī)架上的第六伺服電機(jī)通過第十七虎克鉸驅(qū)動(dòng)第i^一連桿運(yùn)動(dòng)，第十一連桿通過第三移動(dòng)副與第十二連桿連接并帶動(dòng)第十二連桿運(yùn)動(dòng)，第十二連桿另一端通過第十八虎克鉸帶動(dòng)第五錐齒輪運(yùn)動(dòng)，第五錐齒輪通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接且通過與第六錐齒輪嚙合帶動(dòng)第六錐齒輪運(yùn)動(dòng)，第六錐齒輪通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接。所述球面運(yùn)動(dòng)鏈由第十三連桿、第十四連桿、第十五連桿、第十六連桿、第十七連桿、第十八連桿和球面臺(tái)組成，第二錐齒輪通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)第十三連桿運(yùn)動(dòng)，第十三連桿通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)第十四連桿運(yùn)動(dòng)，第四錐齒輪通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)第十五連桿運(yùn)動(dòng)，第十五連桿通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)第十六連桿運(yùn)動(dòng)，第六錐齒輪通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)第十七連桿運(yùn)動(dòng)，第十七連桿通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)第十八連桿運(yùn)動(dòng)，第十四連桿、第十六連桿和第十八連桿分別通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)球面臺(tái)運(yùn)動(dòng)，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第i^ 一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相交于一點(diǎn)，所述球面臺(tái)可實(shí)現(xiàn)繞上述交點(diǎn)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于
1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件做成輕桿，機(jī)構(gòu)重量輕、剛性好、慣量小、動(dòng)力學(xué)性能
好;
2、機(jī)構(gòu)的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分別由不同的支鏈單獨(dú)控制，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆問題求解容易，控制方便；
3、安裝上不同的末端執(zhí)行器，本機(jī)構(gòu)可應(yīng)用到裝配、焊接、姿態(tài)調(diào)整和定位設(shè)備、激光、醫(yī)用等領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明所述轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)的第二結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)的第三結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)的工作示意圖。
圖5為本發(fā)明所述轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)的球面運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)ー步說明。對(duì)照?qǐng)DI、圖2和圖3，轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架I、第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈、第三運(yùn)動(dòng)支鏈、第四運(yùn)動(dòng)支鏈、第五運(yùn)動(dòng)支鏈、第六運(yùn)動(dòng)支鏈、平動(dòng)臺(tái)47以及球面運(yùn)動(dòng)鏈。所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈由第一伺服電機(jī)2、第一主動(dòng)桿4、第一連桿7和第二連桿8組成，安裝在機(jī)架I上的第一伺服電機(jī)2通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)桿4運(yùn)動(dòng)，第一主動(dòng)桿4通過第一虎克鉸(或球面副)5和第二虎克鉸(或球面副)6帶動(dòng)第一連桿7和第二連桿8運(yùn)動(dòng)，第一連桿7和第二連桿8通過第三虎克鉸(或球面副)9和第四虎克鉸(或球面副)10帶動(dòng)平動(dòng)臺(tái)47運(yùn)動(dòng)。所述第二運(yùn)動(dòng)支鏈由第二伺服電機(jī)11、第二主動(dòng)桿13、第三連桿16和第四連桿17組成，安裝在機(jī)架I上的第二伺服電機(jī)11通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副12驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)桿13運(yùn)動(dòng)，第ニ主動(dòng)桿13通過第五虎克鉸(或球面副)14和第六虎克鉸(或球面副)15帶動(dòng)第三連桿16和第四連桿17運(yùn)動(dòng)，第三連桿16和第四連桿17通過第七虎克鉸(或球面副)18和第八虎克鉸(或球面副)19帶動(dòng)平動(dòng)臺(tái)47運(yùn)動(dòng)。所述第三運(yùn)動(dòng)支鏈由第三伺服電機(jī)20、第三主動(dòng)桿22、第五連桿25和第六連桿26組成，安裝在機(jī)架I上的第三伺服電機(jī)20通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副21驅(qū)動(dòng)第三主動(dòng)桿22運(yùn)動(dòng)，第三主動(dòng)桿22通過第九虎克鉸(或球面副)23和第十虎克鉸(或球面副)24帶動(dòng)第五連桿25和第六連桿26運(yùn)動(dòng),第五連桿25和第六連桿26通過第^^一虎克鉸(或球面副)27和第十二虎克鉸(或球面副)28帶動(dòng)平動(dòng)臺(tái)47運(yùn)動(dòng)。所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈和第三運(yùn)動(dòng)支鏈聯(lián)合驅(qū)動(dòng)平動(dòng)臺(tái)47運(yùn)動(dòng)，所述平動(dòng)臺(tái)47可實(shí)現(xiàn)空間三維平動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。所述第四運(yùn)動(dòng)支鏈由第四伺服電機(jī)29、第七連桿31和第八連桿33、第一錐齒輪67和第二錐齒輪68組成，安裝在機(jī)架I上的第四伺服電機(jī)29通過第十三虎克鉸30驅(qū)動(dòng)第七連桿31運(yùn)動(dòng)，第七連桿31通過第一移動(dòng)副32與第八連桿33連接并帶動(dòng)第八連桿33運(yùn)動(dòng)，第八連桿33另一端通過第十四虎克鉸34帶動(dòng)第一錐齒輪67運(yùn)動(dòng)，第一錐齒輪67通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副48與平動(dòng)臺(tái)47連接且通過與第二錐齒輪68嚙合帶動(dòng)第二錐齒輪68運(yùn)動(dòng)，第二錐齒輪68通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副49與平動(dòng)臺(tái)47連接。所述第五運(yùn)動(dòng)支鏈由第五伺服電機(jī)35、第九連桿37和第十連桿39、第三錐齒輪69和第四錐齒輪70組成，安裝在機(jī)架I上的第五伺服電機(jī)35通過第十五虎克鉸36驅(qū)動(dòng)第九連桿37運(yùn)動(dòng)，第九連桿37通過第二移動(dòng)副38與第十連桿39連接并帶動(dòng)第十連桿39運(yùn)動(dòng)，第十連桿39另一端通過第十六虎克鉸40帶動(dòng)第三錐齒輪69運(yùn)動(dòng),第三錐齒輪69通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副50與平動(dòng)臺(tái)47連接且通過與第四錐齒輪70嚙合帶動(dòng)第四錐齒輪70運(yùn)動(dòng)，第四錐齒輪70通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副51與平動(dòng)臺(tái)47連接。所述第六運(yùn)動(dòng)支鏈由第六伺服電機(jī)41、第十一連桿43和第十二連桿45、第五錐齒輪71和第六錐齒輪72組成，安裝在機(jī)架I上的第六伺服電機(jī)41通過第十七虎克鉸42驅(qū)動(dòng)第十一連桿43運(yùn)動(dòng)，第i^一連桿43通過第三移動(dòng)副44與 第十二連桿45連接并帶動(dòng)第十二連桿45運(yùn)動(dòng)，第十二連桿45另一端通過第十八虎克鉸46帶動(dòng)第五錐齒輪71運(yùn)動(dòng)，第五錐齒輪71通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副52與平動(dòng)臺(tái)47連接且通過與第六錐齒輪72嚙合帶動(dòng)第六錐齒輪72運(yùn)動(dòng)，第六錐齒輪72通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副53與平動(dòng)臺(tái)47連接。 所述球面運(yùn)動(dòng)鏈由第十三連桿54、第十四連桿56、第十五連桿58、第十六連桿60、第十七連桿62、第十八連桿64和球面臺(tái)66組成，第二錐齒輪68通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副49帶動(dòng)第十三連桿54運(yùn)動(dòng)，第十三連桿54通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副55帶動(dòng)第十四連桿56運(yùn)動(dòng)，第四錐齒
輪70通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副51帶動(dòng)第十五連桿58運(yùn)動(dòng),第十五連桿58通過第^--轉(zhuǎn)動(dòng)副59帶
動(dòng)第十六連桿60運(yùn)動(dòng),第六錐齒輪72通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副53帶動(dòng)第十七連桿62運(yùn)動(dòng),第十七連桿62通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副63帶動(dòng)第十八連桿64運(yùn)動(dòng),第十四連桿56、第十六連桿60和第十八連桿64分別通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副57、第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副61、第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副65帶動(dòng)球面臺(tái)66運(yùn)動(dòng)，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副49、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副51、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副53、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副55、第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副59、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副63、第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副57、第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副61、第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副65的軸線相交于一點(diǎn)，所述球面臺(tái)66可實(shí)現(xiàn)繞上述交點(diǎn)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D4，轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)，平動(dòng)臺(tái)47在第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈、第三運(yùn)動(dòng)支鏈的驅(qū)動(dòng)下做三維平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而球面運(yùn)動(dòng)鏈的三維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)由第四運(yùn)動(dòng)支鏈、第五運(yùn)動(dòng)支鏈和第六運(yùn)動(dòng)支鏈共同驅(qū)動(dòng)，本機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)與平動(dòng)運(yùn)動(dòng)由不同的運(yùn)動(dòng)支鏈驅(qū)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D2和圖5，轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)的球面運(yùn)動(dòng)鏈第五轉(zhuǎn)動(dòng)副49、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副51、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副53、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副55、第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副59、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副63、第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副57、第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副61、第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副65的軸線相交于一點(diǎn)，第十三連桿54、第十四連桿56、第十五連桿58、第十六連桿60、第十七連桿62、第十八連桿64和球面臺(tái)66共同組成了ー個(gè)球面運(yùn)動(dòng)鏈。
權(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈、第三運(yùn)動(dòng)支鏈、第四運(yùn)動(dòng)支鏈、第五運(yùn)動(dòng)支鏈、第六運(yùn)動(dòng)支鏈、平動(dòng)臺(tái)以及球面運(yùn)動(dòng)鏈，其特征在于 所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈由第一伺服電機(jī)、第一主動(dòng)桿、第一連桿和第二連桿組成，第一主云力桿一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與安裝在機(jī)架上的第一伺服電機(jī)連接，第一主動(dòng)桿另一端通過第一虎克鉸(或球面副)和第二虎克鉸(或球面副)與第一連桿和第二連桿連接，第一連桿另一端通過第三虎克鉸(或球面副)與平動(dòng)臺(tái)連接，第二連桿另一端通過第四虎克鉸(或球面副)與平動(dòng)臺(tái)連接， 所述第二運(yùn)動(dòng)支鏈由第二伺服電機(jī)、第二主動(dòng)桿、第三連桿和第四連桿組成，第二主動(dòng)桿一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與安裝在機(jī)架上的第二伺服電機(jī)連接，第二主動(dòng)桿另一端通過第五虎克鉸(或球面副)和第六虎克鉸(或球面副)與第三連桿和第四連桿連接，第三連桿另一端通過第七虎克鉸(或球面副)與平動(dòng)臺(tái)連接，第四連桿另一端通過第八虎克鉸(或球面副)與平動(dòng)臺(tái)連接， 所述第三運(yùn)動(dòng)支鏈由第三伺服電機(jī)、第三主動(dòng)桿、第五連桿和第六連桿組成，第三主動(dòng)桿一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與安裝在機(jī)架上的第三伺服電機(jī)連接，第三主動(dòng)桿另一端通過第九虎克鉸(或球面副)和第十虎克鉸(或球面副)與第五連桿和第六連桿連接，第五連桿另一端通過第十一虎克鉸(或球面副)與平動(dòng)臺(tái)連接，第六連桿另一端通過第十二虎克鉸(或球面畐1J)與平動(dòng)臺(tái)連接， 所述第四運(yùn)動(dòng)支鏈由第四伺服電機(jī)、第七連桿和第八連桿、第一錐齒輪和第二錐齒輪組成，第七連桿一端通過第十三虎克鉸與安裝在機(jī)架上的第四伺服電機(jī)連接，第七連桿另一端通過第一移動(dòng)副與第八連桿連接，第八連桿另一端通過第十四虎克鉸與第一錐齒輪連接，第一錐齒輪通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合，第二錐齒輪通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接， 所述第五運(yùn)動(dòng)支鏈由第五伺服電機(jī)、第九連桿和第十連桿、第三錐齒輪和第四錐齒輪組成，第九連桿一端通過第十五虎克鉸與安裝在機(jī)架上的第五伺服電機(jī)連接，第九連桿另一端通過第二移動(dòng)副與第十連桿連接，第十連桿另一端通過第十六虎克鉸與第三錐齒輪連接，第三錐齒輪通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接，第三錐齒輪與第四錐齒輪嚙合，第四錐齒輪通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接， 所述第六運(yùn)動(dòng)支鏈由第六伺服電機(jī)、第i^ 一連桿和第十二連桿、第五錐齒輪和第六錐齒輪組成，第十一連桿一端通過第十七虎克鉸與安裝在機(jī)架上的第六伺服電機(jī)連接，第十一連桿另一端通過第三移動(dòng)副與第十二連桿連接，第十二連桿另一端通過第十八虎克鉸與第五錐齒輪連接，第五錐齒輪通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接，第五錐齒輪與第六錐齒輪嚙合,第六錐齒輪通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與平動(dòng)臺(tái)連接， 所述球面運(yùn)動(dòng)鏈由第十三連桿、第十四連桿、第十五連桿、第十六連桿、第十七連桿、第十八連桿和球面臺(tái)組成，第十三連桿一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二錐齒輪連接，第十三連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第十四連桿連接，第十四連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與球面臺(tái)連接，第十五連桿一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四錐齒輪連接，第十五連桿另一端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第十六連桿連接，第十六連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與球面臺(tái)連接，第十六連桿一端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第六錐齒輪連接，第十六連桿另一端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第十七連桿連接，第十七連桿另一端通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副與球面臺(tái)連接，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第i^ 一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十二轉(zhuǎn) 動(dòng)副、第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相交于一點(diǎn)。
全文摘要
轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間六自由度機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈、第三運(yùn)動(dòng)支鏈、第四運(yùn)動(dòng)支鏈、第五運(yùn)動(dòng)支鏈、第六運(yùn)動(dòng)支鏈、平動(dòng)臺(tái)以及球面運(yùn)動(dòng)鏈。所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈和第三運(yùn)動(dòng)支鏈共同驅(qū)動(dòng)平動(dòng)臺(tái)做三維平動(dòng)運(yùn)動(dòng)；所述第四運(yùn)動(dòng)支鏈、第五運(yùn)動(dòng)支鏈和第六運(yùn)動(dòng)支鏈共同驅(qū)動(dòng)球面運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)，球面運(yùn)動(dòng)鏈可實(shí)現(xiàn)繞球心的三維轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明平動(dòng)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)由不同的支鏈單獨(dú)控制，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆解求解容易，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)B25J9/00GK102848375SQ20121031089
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者王紅州 申請(qǐng)人:江西省機(jī)械科學(xué)研究所