一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。目的是提供的機(jī)構(gòu)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、便于制造安裝和易于運(yùn)動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案是：一種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支，其中第一分支、第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置；第三分支依次包括萬向鉸、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副；其特征在于：第一分支和第二分支分別依次包括移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及萬向鉸；或者分別依次包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、連桿以及萬向鉸；或者分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、移動(dòng)副、導(dǎo)桿以及球鉸；或者分別依次包括移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿以及球鉸。
【專利說明】ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人機(jī)構(gòu)，特別是可以實(shí)現(xiàn)兩轉(zhuǎn)ー移的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]從Steward機(jī)構(gòu)在輪胎測試及飛行模擬器上的成功應(yīng)用開始，并聯(lián)機(jī)構(gòu)一直成為諸多學(xué)者研究的對(duì)象。并聯(lián)機(jī)構(gòu)(PM)相比與傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有更大的剛度、負(fù)載和更高的精度。從一定意義上來說，并聯(lián)機(jī)構(gòu)同時(shí)具備了數(shù)控機(jī)床(高剛度、高精度、高速度)和エ業(yè)機(jī)器人(低成本、靈活、易于集成)的優(yōu)點(diǎn)。但是并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別是多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)算復(fù)雜是一大難題，所以尋找ー個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)操作的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，可以有效地簡化運(yùn)算、控制及降低制造成本。
[0003]具有兩轉(zhuǎn)ー移三個(gè)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)是少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的典型代表之一；諸如3-PRS類并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它被廣泛用于望遠(yuǎn)鏡聚焦裝置、微操作機(jī)械手、運(yùn)動(dòng)模擬器、加工中心主軸頭等。
[0004]現(xiàn)有的兩轉(zhuǎn)ー移三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如:US6431802、CA2349576、ZL200610013608.3、ES59905578D等都存在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型復(fù)雜，控制及標(biāo)定困難的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述【背景技術(shù)】存在的不足，提供ー種可以實(shí)現(xiàn)兩轉(zhuǎn)ー移的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、便于制造安裝和易于運(yùn)動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支，其中第一分支、第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置；第三分支依次包括萬向鉸、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副；
[0007]其特征在于:第一分支和第二分支分別依次包括移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及萬向鉸；或者分別依次包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第ニ轉(zhuǎn)動(dòng)副、連桿以及萬向鉸；或者分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、移動(dòng)副、導(dǎo)桿以及球鉸；或者分別依次包括移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿以及球鉸。
[0008]所述第一分支中的移動(dòng)副與第二分支中的移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向相互平行；第一分支、第二分支中的移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線。
[0009]所述第一分支、第二分支中:萬向鉸中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線始終垂直。
[0010]第三分支中，萬向鉸中的水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線始終垂直，移動(dòng)副軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線。
[0011]所述第一分支萬向鉸中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二分支萬向鉸中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸且平行于第三分支連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
[0012]所述機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)副為各分支上的移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式為由伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)空間的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度，由于采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，剛度高，便于制造安裝和易于運(yùn)動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)ー步說明。
[0020]實(shí)施例1如圖1所示，該實(shí)施例為三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支。其中，第三分支依次包括萬向鉸3U、移動(dòng)副3P (由導(dǎo)桿33與滑塊32組成)、導(dǎo)桿33、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3凡、連桿34、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2 ;第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，且分別依次包括移動(dòng)副1P、導(dǎo)桿12、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副IR1、第一連桿13、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副IR2、第二連桿14以及萬向鉸IU ;第一分支中:移動(dòng)副IP軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副IR1、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副IR2的軸線，萬向鉸IU中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線始終垂直，第二分支與第一分支相同。第三分支中:萬向鉸3U中的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3も、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2的軸線始終垂直，移動(dòng)副3P軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線；第一分支萬向鉸IU中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二分支萬向鉸2U中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸且與第三分支連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2平行。
[0021]實(shí)施例2如圖2所示，該實(shí)施例也為三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支。其中，第三分支依次包括萬向鉸3U、移動(dòng)副3P (由導(dǎo)桿33與滑塊32組成)、導(dǎo)桿33、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3も、連桿34、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2 ;第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，且分別依次包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副IR1、移動(dòng)副13、導(dǎo)桿1P、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副IR2、連桿14以及萬向鉸1U。第一分支中:移動(dòng)副IP軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副IR1、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副IR2的軸線，萬向鉸IU中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線始終垂直；第二分支與第一分支相同。第三分支中:萬向鉸3U中的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3も、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2的軸線始終垂直，移動(dòng)副3P軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線；第一分支萬向鉸IU中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二分支萬向鉸2U中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸且與第三分支連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2平行。
[0022]實(shí)施例3如圖3所示，該實(shí)施例也為三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支。其中，第三分支依次包括萬向鉸3U、移動(dòng)副3P (由導(dǎo)桿33與滑塊32組成)、導(dǎo)桿33、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3も、連桿34、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2 ;第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，且分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副IR、第一連桿13、移動(dòng)副1P、導(dǎo)桿12以及球鉸1S。第一分支中:移動(dòng)副IP軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副IR的軸線，第二分支與第一分支相同。第三分支中:萬向鉸3U中的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3も、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2的軸線始終垂直，移動(dòng)副3P軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線；第一分支萬向鉸IU中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二分支萬向鉸2U中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸且與第三分支連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2平行。
[0023]實(shí)施例4如圖4所示，該實(shí)施例也為三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架(由兩個(gè)第一機(jī)架11以及第三機(jī)架31組成)、動(dòng)平臺(tái)4以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支。其中，第三分支依次包括萬向鉸3U、移動(dòng)副3P (由導(dǎo)桿33與滑塊32組成)、導(dǎo)桿33、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3も、連桿34、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2 ;第一分支和第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置，且分別依次包括移動(dòng)副1P、導(dǎo)桿12、轉(zhuǎn)動(dòng)副IR、第一連桿13以及球鉸1S。第一分支中:移動(dòng)副IP軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副IR的軸線，第二分支與第一分支相同。第三分支中:萬向鉸3U中的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3も、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2的軸線始終垂直，移動(dòng)副3P軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線；第一分支萬向鉸IU中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二分支萬向鉸2U中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸且與第三分支連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副3R2平行。
[0024]上述各實(shí)施例中，所述機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)副為各分支上的移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式為由伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)(4)以及連接機(jī)架和動(dòng)平臺(tái)之間的三個(gè)分支，其中第一分支、第二分支對(duì)稱于動(dòng)平臺(tái)布置；第三分支依次包括萬向鉸(3U)、移動(dòng)副(3P)、導(dǎo)桿(33)、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(3も)、連桿(34)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(3R2)； 其特征在于:第一分支和第二分支分別依次包括移動(dòng)副(1P)、導(dǎo)桿(12)、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(IR1X第一連桿(13)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(IR2)、第二連桿(14)以及萬向鉸(IU);或者分別依次包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、連桿以及萬向鉸；或者分別依次包括轉(zhuǎn)動(dòng)副(IR)、第一連桿、移動(dòng)副、導(dǎo)桿以及球鉸(IS);或者分別依次包括移動(dòng)副、導(dǎo)桿、第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿以及球鉸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一分支中的移動(dòng)副與第二分支中的移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向相互平行；第一分支、第二分支中的移動(dòng)副軸線垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一分支、第二分支中:萬向鉸中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線始終垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:第三分支中，萬向鉸中的水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線始終垂直，移動(dòng)副軸線垂直于第一轉(zhuǎn)動(dòng)畐IJ、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一分支萬向鉸中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與第二分支萬向鉸中連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸共軸且平行于第三分支連接動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)副為各分支上的移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)方式為由伺服電機(jī)帶動(dòng)的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK103495970SQ201310476653
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】李秦川, 吳偉峰, 陳巧紅 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)