專利名稱：易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)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，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
具有兩個轉(zhuǎn)動自由度和一個移動自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通常兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動和移動之間是會相互影響的。在一些兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)中，機(jī)構(gòu)的動平臺沒有某個方向的移動自由度，但動平臺的中心點(diǎn)卻可以發(fā)生這個方向的移動。學(xué)者們將機(jī)構(gòu)中的這種在非自由度方向上的移動稱為“伴隨運(yùn)動”。伴隨運(yùn)動的存在會對機(jī)構(gòu)的標(biāo)定和軌跡規(guī)劃帶來不便，并且增加控制的復(fù)雜度。因此，通過合理的設(shè)計(jì)來減少或消除機(jī)構(gòu)的伴隨運(yùn)動是在進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時需要解決的一個問題。很多學(xué)者曾針對兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的伴隨運(yùn)動問題進(jìn)行過專門的研究，并設(shè)計(jì)出了一些沒有伴隨運(yùn)動的機(jī)構(gòu)(CN101518898A，CN101497167A)。但這些機(jī)構(gòu)都采用的是非 對稱的結(jié)構(gòu)形式，機(jī)構(gòu)不具有各向同性，且制造和維護(hù)成本較高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、各向同性較好的易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明主要包括定、動兩平臺和連接這兩平臺的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動分支，這三條活動分支均由一個與定平臺相連的定平臺轉(zhuǎn)動副、一個與動平臺相連的動平臺轉(zhuǎn)動副以及連接定平臺轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副的一個三自由度平面子鏈構(gòu)成，上述三自由度平面子鏈?zhǔn)侵赣扇齻€運(yùn)動副以一定的連接方式組合在一起，且相互之間只發(fā)生平面運(yùn)動的運(yùn)動鏈，其可以由三個相互平行的轉(zhuǎn)動副構(gòu)成(表述為RRR，一般R表示一個轉(zhuǎn)動畐ij，P表示一個移動副)，也可以由轉(zhuǎn)動副和移動副共同構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)動副相互平行，移動副與轉(zhuǎn)動副相互垂直。本發(fā)明中所述的三自由度平面子鏈可以有以下7種構(gòu)成形式RRR、RRP、RPR、PRR、RPP, PRP, PPR。三自由度平面子鏈中的轉(zhuǎn)動副的軸線分別與上述定平臺轉(zhuǎn)動副的軸線和動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線相互垂直，該定平臺轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副分別與定、動兩平臺傾斜布置，而且該定平臺轉(zhuǎn)動副的軸線與動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線相交于空間一點(diǎn)，該點(diǎn)為該分支的分支中心點(diǎn)，上述三條活動分支的分支中心點(diǎn)構(gòu)成了一個中間平面，上述定、動兩平臺為全等的三角形，且關(guān)于上述中間平面對稱，每個分支中的定平臺轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副也關(guān)于該中間平面對稱。上述相鄰的軸線相互垂直的兩個轉(zhuǎn)動副可以替換為一個萬向鉸鏈。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
I、由于本發(fā)明的三個分支完全相同，是一種對稱的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，因此在運(yùn)動過程中具有很好的各向同性，且制造和維護(hù)成本較低。2、本發(fā)明的動平臺可以實(shí)現(xiàn)繞定、動兩平臺的中間對稱平面內(nèi)的任意一條軸線或任意一點(diǎn)的連續(xù)轉(zhuǎn)動，能夠有效地避免伴隨運(yùn)動的發(fā)生，給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制帶來很大方便，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I的立體示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的立體示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式 在圖I所示的易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)施例I的立體示意圖中，三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動分支連接定平臺I和動平臺6，三條活動分支均由定平臺轉(zhuǎn)動副R1、動平臺轉(zhuǎn)動副R5、三自由度平面子鏈和將它們連在一起的連桿組成，該三自由度平面子鏈?zhǔn)怯扇齻€軸線相互平行的轉(zhuǎn)動副R2、轉(zhuǎn)動副R3和轉(zhuǎn)動副R4構(gòu)成。上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl與定平臺I連接，并與定平臺I傾斜布置，該定平臺轉(zhuǎn)動副Rl通過連桿2與上述轉(zhuǎn)動副R2連接，該轉(zhuǎn)動副R2的軸線與上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl的軸線相互垂直，該轉(zhuǎn)動副R2通過連桿3與上述轉(zhuǎn)動副R3連接，該轉(zhuǎn)動副R3通過連桿4與上述轉(zhuǎn)動副R4連接，該轉(zhuǎn)動副R4通過連桿5與動平臺轉(zhuǎn)動副R5連接，該動平臺轉(zhuǎn)動副R5與動平臺6連接，并與動平臺6傾斜布置，該動平臺轉(zhuǎn)動副R5的軸線與上述轉(zhuǎn)動副R4的軸線相互垂直，而且動平臺轉(zhuǎn)動副R5的軸線與上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl的軸線相交于空間一點(diǎn)01,01點(diǎn)為該分支的分支中心點(diǎn)，上述三條活動分支的分支中心點(diǎn)01、02、03構(gòu)成了一個中間平面，上述定、動兩平臺為全等的三角形， 且關(guān)于上述中間平面對稱，每個分支中的定平臺轉(zhuǎn)動副Rl和動平臺轉(zhuǎn)動副R5也關(guān)于上述中間平面對稱。在圖2所示的易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)施例2的立體示意圖中，三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動分支連接定平臺I和動平臺6，三條活動分支均由定平臺轉(zhuǎn)動副R1、動平臺轉(zhuǎn)動副R5、三自由度平面子鏈和將它們連在一起的連桿組成，該三自由度平面子鏈?zhǔn)怯赊D(zhuǎn)動副R2、移動副P3和轉(zhuǎn)動副R4構(gòu)成，移動副P3與轉(zhuǎn)動副R2的軸線相互垂直，轉(zhuǎn)動副R4的軸線與轉(zhuǎn)動副R2的軸線相互平行。上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl與定平臺I連接，并與定平臺I傾斜布置，上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl通過連桿2與上述轉(zhuǎn)動副R2連接，且該轉(zhuǎn)動副R2的軸線與上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl的軸線相互垂直，上述轉(zhuǎn)動副R2通過連桿3與上述移動副P3連接，該移動副P3通過連桿4與上述轉(zhuǎn)動副R4連接，該上述轉(zhuǎn)動副R4通過連桿5與上述動平臺轉(zhuǎn)動副R5連接，該動平臺轉(zhuǎn)動副R5與動平臺6連接，并與動平臺6傾斜布置，該動平臺轉(zhuǎn)動副R5的軸線與上述轉(zhuǎn)動副R4的軸線相互垂直，而且動平臺轉(zhuǎn)動副R5的軸線與上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl的軸線相交于空間一點(diǎn)01,01點(diǎn)為該分支的分支中心點(diǎn)，上述三條活動分支的分支中心點(diǎn)01、02、03構(gòu)成了一個中間平面，上述定、動兩平臺為全等的三角形，且關(guān)于上述中間平面對稱，每條分支中的定平臺轉(zhuǎn)動副Rl和動平臺轉(zhuǎn)動副R5也關(guān)于上述中間平面對稱。在圖3所示的易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)施例3的立體示意圖中， 三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動分支連接定平臺I和動平臺6，三條活動分支均由定平臺轉(zhuǎn)
動副RU動平臺轉(zhuǎn)動副R5、三自由度平面子鏈和將它們連在一起的連桿組成，該三自由度平面子鏈?zhǔn)怯梢苿痈盤2、轉(zhuǎn)動副R3和轉(zhuǎn)動副R4構(gòu)成，轉(zhuǎn)動副R3的軸線與移動副P2相互垂直，轉(zhuǎn)動副R4的軸線與轉(zhuǎn)動副R3的軸線相互平行。上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl與定平臺I連接，并與定平臺I傾斜布置，該定平臺轉(zhuǎn)動副Rl通過連桿2與上述移動副P2連接，該移動副P2通過連桿3與上述轉(zhuǎn)動副R3連接，該轉(zhuǎn)動副R3與上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl的軸線相互垂直，上述轉(zhuǎn)動副R3通過連桿4與上述轉(zhuǎn)動副R4連接,該轉(zhuǎn)動副R4通過連桿5與上述動平臺轉(zhuǎn)動副R5連接，該動平臺轉(zhuǎn)動副R5與動平臺6連接，并且與動平臺6傾斜布置，該動平臺轉(zhuǎn)動副R5的軸線與上述轉(zhuǎn)動副R4的軸線相互垂直，而且動平臺轉(zhuǎn)動副R5的軸線與上述定平臺轉(zhuǎn)動副Rl的軸線相交于空間一點(diǎn)01,01點(diǎn)為該分支的分支中心點(diǎn)，上述三條活動分支的分支中心點(diǎn)01、02、03構(gòu)成了一個中間平面，上述定、動兩平臺為全等的三角形，且關(guān)于上述中間平面對稱，每條分支中的定平臺轉(zhuǎn)動副Rl和動平臺轉(zhuǎn)動副R5也關(guān)于該中間平面對稱。在圖4所示的易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)施例4的立體示意圖中，三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動分支連接定平臺I和動平臺6，三條活動分支均由萬向鉸鏈U1、萬向鉸鏈U3、一個轉(zhuǎn)動副R2和將它們連在一起的連桿組成，上述萬向鉸鏈Ul與定平臺I連接，該萬向鉸鏈Ul包含兩個軸線相互垂直相交的轉(zhuǎn)動副，萬向鉸鏈Ul通過其第一個轉(zhuǎn)動副與定平臺I連接并傾斜布置，其第二個轉(zhuǎn)動副通過連桿2與上述轉(zhuǎn)動副R2連接，該轉(zhuǎn)動副R2的軸線與上述萬向鉸鏈Ul中的第二個轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行，該轉(zhuǎn)動副R2通過連桿3與上述萬向鉸鏈U3連接，該萬向鉸鏈U3包含兩個軸線相互垂直相交的轉(zhuǎn)動副，萬向鉸鏈U3通過其第一個轉(zhuǎn)動副與連桿3連接，且其第一個轉(zhuǎn)動副的軸線與上述轉(zhuǎn)動副R2的軸線相互平行，上述萬向鉸鏈U3通過其第二個轉(zhuǎn)動副與動平臺6連接并傾斜布置，該萬向鉸鏈U3的第二個轉(zhuǎn)動副的軸線與上述萬向鉸鏈Ul中的第一個轉(zhuǎn)動副軸線空間相交于一點(diǎn)01，01點(diǎn)為 該分支的分支中心點(diǎn)，上述三條活動分支的分支中心點(diǎn)01、02、03構(gòu)成了一個中間平面，上述定、動兩平臺為全等的三角形，且關(guān)于該中間平面對稱，每條分支中的萬向鉸鏈Ul的第一個轉(zhuǎn)動副與萬向鉸鏈U3的第二個轉(zhuǎn)動副也關(guān)于該中間平面對稱。
權(quán)利要求
1.一種易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其有定、動兩平臺和連接這兩平臺的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動分支，其特征在于上述三條活動分支均包含一個與定平臺相連的定平臺轉(zhuǎn)動副、一個與動平臺相連的動平臺轉(zhuǎn)動副以及連接定平臺轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副的一個三自由度平面子鏈，該三自由度平面子鏈?zhǔn)怯扇齻€軸線相互平行的轉(zhuǎn)動副構(gòu)成，或由轉(zhuǎn)動副和移動副共同構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行，移動副與轉(zhuǎn)動副相互垂直，上述三自由度平面子鏈中的轉(zhuǎn)動副的軸線分別與上述定平臺轉(zhuǎn)動副的軸線和動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線相互垂直，該定平臺轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副分別與定、動兩平臺連接并傾斜布置，該定平臺轉(zhuǎn)動副的軸線與動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線相交于空間一點(diǎn)，該點(diǎn)為該分支的分支中心點(diǎn)，上述三個活動分支的分支中心點(diǎn)構(gòu)成了一個中間平面，上述定、動兩平臺為全等的三角形，且關(guān)于該中間平面對稱，每個分支中的定平臺轉(zhuǎn)動副和動平臺轉(zhuǎn)動副也關(guān)于該中間平面對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于上述相鄰的軸線相互垂直的兩個轉(zhuǎn)動副可以替換為一個萬向鉸鏈。
全文摘要
一種易于控制的對稱兩轉(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其有定、動兩平臺和連接這兩平臺的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動分支，所有活動分支均由一個與定平臺相連的定平臺轉(zhuǎn)動副、一個與動平臺相連的動平臺轉(zhuǎn)動副以及位于上述兩個轉(zhuǎn)動副之間的一個三自由度平面子鏈構(gòu)成，動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線與定平臺轉(zhuǎn)動副的軸線相交于空間一點(diǎn)，該點(diǎn)為分支的中心點(diǎn)，上述三個活動分支的中心點(diǎn)構(gòu)成了一個中間平面，上述定、動兩平臺為全等的三角形，且關(guān)于該中間平面對稱。本發(fā)明采用對稱的結(jié)構(gòu)，且可以實(shí)現(xiàn)繞中間對稱平面內(nèi)的任意一條軸線或任意一點(diǎn)的連續(xù)轉(zhuǎn)動，能有效地避免伴隨運(yùn)動的發(fā)生，給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制帶來很大方便，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號B25J9/00GK102962837SQ20121044504
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者黃真, 陳子明, 曹文熬, 楊鳳霞, 李艷文 申請人:燕山大學(xué)