三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構的制作方法
【專利摘要】一種三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構由靜平臺、動平臺及其聯(lián)接動靜平臺的四條相同的支鏈組成。上述支鏈有兩種類型，第一種類型是由六個構件組成的，其聯(lián)接方式為R-R-2R=2R-R-R（R為轉動副、-為構件、=為一對平行等長的桿件）；第二種類型是由四個構件組成，其聯(lián)接方式為R-2U=2U-R（R為轉動副、-為構件、=為一對平行等長的桿件、U為虎克鉸）。上述每條支鏈都由一臺固結在靜平臺上的伺服電機驅動；本發(fā)明結構簡單，機構正逆解求解容易，控制方便，且驅動電機均可安裝在靜平臺上，桿件可做成輕桿，有效降低機構重量，機構剛性好、慣量小、動力學性能好。
【專利說明】三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構。
【背景技術】
[0002]專利US.4976582公布了一種三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構，該機構采用三條外轉動副驅動和平行四邊形支鏈結構，實現(xiàn)末端執(zhí)行器的高速三維平動，同時還在動靜平臺間設置有兩端帶有虎克鉸鏈的可伸縮轉軸以實現(xiàn)末端執(zhí)行器的單自由度轉動。但該機構在實現(xiàn)末端執(zhí)行器轉動的的過程中采用了伸縮桿結構，這將影響高速運動機構的剛性和壽命;論文“H4: a new family of 4-dofparallel robots”、論文“Par4_very highspeed parallel robot for pick-and-place”、專利US20090019960A1、專利EP1804802B1、專利 200910228105.1、專利 201010212312.0、專利 201010614256.3、專利 201110107857.X、專利201110107380.5、專利201110107384.3、專利201110109529.6公布了幾種可實現(xiàn)三維平動一維轉動的空間四自由度機構，該類機構采用四條外轉動副驅動和平行四邊形支鏈結構，并通過支鏈末端構件的相對運動來實現(xiàn)末端執(zhí)行器的高速三維平動一維轉動運動。但該類機構的末端執(zhí)行器實現(xiàn)四自由度運動是靠四條支鏈末端構件間的相對運動實現(xiàn)的，這種結構將影響并聯(lián)機構的剛性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供了一種三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構，它具有高速、搞剛度、壽命長等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，本發(fā)明通過以下技術方案達到上述目的:一種三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構由靜平臺、動平臺及其聯(lián)接動靜平臺的四條相同的支鏈組成，每條支鏈都由一臺固結在靜平臺上的伺服電機驅動，四臺伺服電機共同驅動可實現(xiàn)動平臺的三維平動一維轉動空間四自由度的運動；第一支鏈一端通過第一轉動副與靜平臺聯(lián)接，第一支鏈另一端通過第二轉動副與動平臺聯(lián)接，第二支鏈一端通過第三轉動副與靜平臺聯(lián)接，第二支鏈另一端通過第四轉動副與動平臺聯(lián)接，第三支鏈一端通過第五轉動副與靜平臺聯(lián)接，第三支鏈另一端通過第六轉動副與動平臺聯(lián)接，第四支鏈一端通過第七轉動副與靜平臺聯(lián)接，第四支鏈另一端通過第八轉動副與動平臺聯(lián)接；支鏈的第一種組成與聯(lián)接方式為:第一構件通過第I轉動副與第二構件聯(lián)接，第二構件兩端分別通過第II轉動副、第III轉動副與第一連桿、第二連桿聯(lián)接，第一連桿另一端通過第IV轉動副與第三構件一端聯(lián)接，第二連桿另一端通過第V轉動副與第三構件另一端聯(lián)接，第三構件通過第VI轉動副與第四構件聯(lián)接，第一連桿與第二連桿平行等長；支鏈的第二種組成與聯(lián)接方式為:第I構件通過第I虎克鉸、第II虎克鉸與第I連桿、第2連桿聯(lián)接，第I連桿另一端通過第III虎克鉸與第2構件聯(lián)接，第2連桿另一端通過第IV虎克鉸與第2構件聯(lián)接，第I連桿與第2連桿平行等長。
[0005]本發(fā)明的技術效果是: 1、驅動電機均安裝在機架上，桿件做成輕桿，機構重量輕、剛性好、慣量小、動力學性能
好;
2、機構的平動運動和轉動運動分別由不同的支鏈單獨控制，機構運動學正、逆問題求解容易，控制方便；
3、安裝上不同的末端執(zhí)行器，本機構可應用到裝配、焊接、姿態(tài)調(diào)整和定位設備、激光、醫(yī)用等領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明第一種結構示意圖。
[0007]圖2為本發(fā)明第二種結構示意圖。
[0008]圖3為本發(fā)明第一種支鏈結構示意圖。
[0009]圖4為本發(fā)明第二種支鏈結構示意圖。
[0010]在圖中，1、靜平臺2、第一伺服電機3、第二伺服電機4、第三伺服電機5、第四伺服電機6、第一轉動副7、第三轉動副8、第五轉動副9、第七轉動副10、第二轉動副11、第四轉動副12、第六轉動副13、第八轉動副14、動平臺15、第一構件16、第I轉動副17、第二構件18、第II轉動副19、第III轉動副20、第一連桿21、第二連桿22、第IV轉動副23、第V轉動副24、第三構件25、第VI轉動副26、第四構件27、第I構件28、第I虎克鉸29、第II虎克鉸30、第I連桿31、第2連桿32、第III虎克鉸33、第IV虎克鉸34、第2構件。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。
[0012]如附圖1和2,第一支鏈一端通過第一轉動副6與靜平臺I聯(lián)接，第一支鏈另一端通過第二轉動副10與動平臺14聯(lián)接,第二支鏈一端通過第三轉動副7與靜平臺I聯(lián)接，第二支鏈另一端通過第四轉動副11與動平臺14聯(lián)接，第三支鏈一端通過第五轉動副8與靜平臺I聯(lián)接，第三支鏈另一端通過第六轉動副12與動平臺14聯(lián)接，第四支鏈一端通過第七轉動副9與靜平臺I聯(lián)接，第四支鏈另一端通過第八轉動副13與動平臺14聯(lián)接。
[0013]如附圖2，上述第一支鏈由固結在靜平臺I上的第一伺服電機2驅動，第二支鏈由固結在靜平臺I上的第二伺服電機3驅動，第三支鏈由固結在靜平臺I上的第三伺服電機4驅動，第四支鏈由固結在靜平臺I上的第四伺服電機5驅動。
[0014]如附圖3，上述支鏈的第一種組成與聯(lián)接方式為:第一構件15另一端通過第I轉動副16與第二構件17聯(lián)接，第二構件17兩端分別通過第II轉動副18、第III轉動副19與第一連桿20、第二連桿21聯(lián)接，第一連桿20另一端通過第IV轉動副22與第三構件24一端聯(lián)接，第二連桿21另一端通過第V轉動副23與第三構件24另一端聯(lián)接，第三構件24通過第VI轉動副25與第四構件26聯(lián)接，第一連桿20與第二連桿21平行等長。
[0015]如附圖4，支鏈的第二種組成與聯(lián)接方式為:第I構件27通過第I虎克鉸28、第II虎克鉸29與第I連桿30、第2連桿31聯(lián)接，第I連桿30另一端通過第III虎克鉸32與第2構件34聯(lián)接，第2連桿31另一端通過第IV虎克鉸33與第2構件34聯(lián)接，第I連桿30與第2連桿31平行等長。
【權利要求】
1.一種三維平動一維轉動空間四自由度并聯(lián)機構由靜平臺、動平臺及其聯(lián)接動靜平臺的四條相同的支鏈組成，其特征在于: 第一支鏈一端通過第一轉動副與靜平臺聯(lián)接，第一支鏈另一端通過第二轉動副與動平臺聯(lián)接，第二支鏈一端通過第三轉動副與靜平臺聯(lián)接，第二支鏈另一端通過第四轉動副與動平臺聯(lián)接，第三支鏈一端通過第五轉動副與靜平臺聯(lián)接，第三支鏈另一端通過第六轉動副與動平臺聯(lián)接，第四支鏈一端通過第七轉動副與靜平臺聯(lián)接，第四支鏈另一端通過第八轉動副與動平臺聯(lián)接， 上述支鏈的第一種組成與聯(lián)接方式為:第一構件通過第I轉動副與第二構件聯(lián)接，第二構件兩端分別通過第II轉動副、第III轉動副與第一連桿、第二連桿聯(lián)接，第一連桿另一端通過第IV轉動副與第三構件一端聯(lián)接，第二連桿另一端通過第V轉動副與第三構件另一端聯(lián)接，第三構件通過第VI轉動副與第四構件聯(lián)接，第一連桿與第二連桿平行等長， 上述支鏈的第二種組成與聯(lián)接方式為--第I構件通過第I虎克鉸、第II虎克鉸與第I連桿、第2連桿聯(lián)接，第I連桿另一端通過第III虎克鉸與第2構件聯(lián)接，第2連桿另一端通過第IV虎克鉸與第2構件聯(lián) 接，第I連桿與第2連桿平行等長。
【文檔編號】B25J9/00GK103707281SQ201210372558
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月29日 優(yōu)先權日:2012年9月29日
【發(fā)明者】張華 , 陳磊, 王紅州 申請人:南昌大學